Brevet FR2703756A1 — publié le 19941014

Le présent dispositif est destiné a contribuer la protection du personnel travaillant sur les machines industrielles et qui risquent de s'exposer a un danger en ouvrant un carter ou tout autre obstacle installé sur celles-ci. Ce dispositif, enfermé dans un boitier électrique, lui-même place dans l'enceinte d'un coffret électrique industriel de commande ou de puissance, est le complément indispensable de capteurs a fibres optiques du genre de celui qui a fait l'objet d'une demande de dépot de Brevet d'Invention No 91 14764 en date du 26/11/91. L'équipement électronique du dispositif ainsi que ses sorties sur deux relais électromagnétiques & contacts guidés vise a satisfaire , s'il est associé a un capteur du type de celui mentionné ci-dessus , la dénomination de: BOITIER AKPLIFICA- TEUR DE SECURITE POUR CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES. Ce dispositif a été conçu selon les recommandations énoncées dans la note documentaire ND 1475-115-84 éditée par l'I.N.R.S. (INSTITUT RATIONAL DE RECHERCHE ET DE SECURITE > , qui definit le concept de sécurité positive appliqué aux cellules photo-électriques. Ce dispositif, s'il satisfait au VISA D'EXAMEN TECHNIQUE, ou s'il reçoit un AVIS d'Expertise favorable délivré par le même organisme, pourra équiper outre les machines industrielles usuelles, les machines dangereuses au sens de la classification nationale Les équipements de protection utilisés actuellement sur certaines de ces machines consistent en une batterie de cellules photo-électriques appelees barrières immatérielles. Ces dispositifs très perfectionnes sont également,par voix de conséquences, très onéreux; limitant de ce fait leur emploi aux machines les plus dangereuses. Le présent dispositif n'a pas la prétention de remplacer de tels équipements, mais seulement de trouver son emploi dans des exemples bien précis ot ces équipements "lourds" ne sont pas indispensables ou lorsqu'ils ne peuvent être installés; permettant aux concepteurs et fabricants de machines, de bénéficier d'un plus grand choix de matériel de protection susceptible d'être intégré a leur projet. Chaque fois également que l'utilisation de l'électricité dans un capteur ou dans des canalisations pose problèmes, cette solution pourra être étudiée. Afin de satisfaire a ce concept de sécurité positive, ce boitier émet et reçoit -en retour- un signal optique; ce signal est une lumière rouge modulée Pour atteindre ce but, le dispositif fournit, en sortie de boîtier, par l'intermédiaire d'une diode électroluminescente, une lumière rouge modulée en fréquence. Ce signal sera véhicule a travers une fibre optique (externe) , Jusqu'à un capteur å fibres optiques également (mentionné ci-dessus > . Le signal reviendra au boîtier a travers une deuxième fibre, condition que le capteur ne soit pas "ouvert". Ce signal de retour sera traité par un circuit électronique afin d'autoriser la marche de la machine équipée de ce boitier. La coupure du circuit lumineux, pour quelque cause que ce soit: ouverture du capteur, rupture de fibre, défauts internes du boitier, coupure d'alimentation électrique etc...,provoque la chute des relais de sortie et par conséquent, l'arrêt de la machine (ou sa mise en sécurité) par son propre automatisme. Le principe de fonctionnement du circuit électronique commandant les deux relais de sortie (Ri) et (R2) est le suivant un signal oscillant å une fréquence d'environ 10 khz généré par un réseau résistance-condensateur-amplificateur opérationel (CI-1) est amplifié et mis en forme (rectangulaire) par un second circuit intégré (amplificateur opérationnel? (GI-2). La sortie de ce circuit commande un transistor (TR-1) destiné a amplifier une dernière fois le signal modulé servant å alimenter la diode d'émission (2 > . Cette diode est une diode électroluminescente (L.E.D.) émettant une lumière rouge .Le choix de cette couleur a été fait pour deux raisons principales: on peut vérifier - de visu - que le signal sort bien et revient bien au boitier (1) ; d'autre part, la lumière rouge est bien véhiculée dans les fibres optiques en matière plastique (fibres qui seront certainement les plus souvent utilisées pour ce type d'application). Cette L.E.D. (2) sera placée sur un support spécial C6) fixé sur la partie inférieure-avant du boitier (1). Ce support est destiné å recevoir une fibre optique externe (4) par raccord automatique (7) . Un second support (6) placé près du premier , recevra identiquement , une fibre optique (5) (externe également > . Cette fibre (5) ramènera le signal optique véhicu- lé par la première , via un ou plusieurs capteurs (extérieurs) dont on veut tester l'état. De la même façon , dans le second support sera placé un phototransistor (3) . Le signal reçu sera amplifié une deuxième fois et mis en forme (rectangulaire) par l'amplificateur opérationnel (CI-3 > . Un circuit intégré convertissant une fréquence en une tension (proportionnellement) (CI-4),sera branché sur la sortie du circuit (CI-3) . Un second convertisseur - frequenceftension - (C 1-5) sera branché sur la sortie du circuit (CI-2) ; c'est-à-dire, a la source du signal. Si les tensions en sortie des deux circuits (CI-4 > et (CI-5) sont identiques, c'est que le capteur est à l'état fermé; dans ce cas, le démarrage (ou le redemarrage) de la machine équipée de ce dispositif pourra être autorisé Celle-ci sera donnée lorsque les contacts (R1-1) et (R2-1) des relais - respectifs - CR1) et CR2) seront fermes; c'est-a- dire, lorsque ces deux relais seront commandés.Ils le seront a condition que les deux circuits intégrés comparateurs CCI-G) et (CI-7) auront reçu sur leurs entrées la même tension issue des circuits convertisseurs CCI-4) et (CI-5). Les lignes: comparateur /relais de sortie ont été doublées volontairement afin d'obtenir une très grande fiabilité du système. Le contrôle des contacts de sortie, necessaire également pour l'obtention d'une homologation, est réalisé par l'adjonc- tion d'un troisième relais CR3 > . En effet, en cas de défail- lance d'un des deux comparateurs (CI-6) ou (CI-7), ou encore en cas de " collage " d'un des contacts de sortie CR1-1) ou (R2-1) des relais CR1 > ou (R2), il est indispensable de "bloquer" le dispositif, en maintenant le circuit de sortie "ouvert".Cette fonction -de sécurité- a été réalisée uniquement à l'aide d'une "logique" å contacts plutôt que par l'adJonction d'un système électronique pourtant plus simple å mettre en oeuvre, mais moins fiable, surtout dans cette partie du montage. A la figure C2), si les deux relais (Ri) et (R2) ne s'enclenchent et ne "tombent" pas simultanément, ou si leur contact de sortie - (R1-1) et (R2-1) - reste "collé , le relais (R3) sera commandé et ouvrira le circuit de sortie par son contact (R3-1), disposé en série avec les contacts (R1-1) et CR2-1 > des relais (R1) et (R2). De plus, ce relais CR3) restera enclenché par son contact (R3-3) tant que le boitier (1) sera sous tension, maintenant, de ce fait, l'équipement a pro téger hors-service. Une L.E.D. clignotante (9) de couleur rouge, signalant un défaut - par le contact (R3-2) du relais CR3) - sera placée en façade du boitier (1 > , ainsi qu'un petit poussoir électrique (10) destine å réinitialiser le relais CR3 > . Xatériellement, le boitier (1) pourra être un boitier encliquetable utilisé couramment en cablage électrique. A l'in térieur de celui-ci, seront disposés -verticalement- deux circuits imprimés . Le premier (12) supportera toute la partie alimentation du dispositif , ainsi que les trois relais de sécurité CR1),(R2) et(R3). Le second (13) contiendra toute la partie "commande électronique" : de l'oscillateur (CI-1) aux comparateurs (CI-6) et (CI-7). Des borniers a vis (14) reçoivent en partie supérieure du boitier (1) les deux fils d'alimentation (11) du dispositif. En partie inférieure sont connectés les deux fils (8) reliés aux contacts de sortie destinés 9 être utilisés dans l'automatisme a protéger. Dans l'éventualité d'une fabrication en grande série de ce dispositif, une place importante sur la platine (13) pourrait être gagnée en réalisant "un circuit intégré spécifique a une application" , appelé couramment : " A.S.I.C.", La taille du boitier (1 > pourrait ainsi être réduite. Un "fusible" réarmable automatiquement CFU) pourra comple- ter le montage de base, protégeant - dans le temps - les contacts de sortie des relais (R1) et CR2) contre les éventuelles pointes d'intensité dans cette portion de circuit. Il serait cablé en série avec les contacts (R1-1) et (R2-1) Si le présent dispositif est principalement destiné être incorporé a l'équipement électrique de machines industrielles, il pourra également trouver son application dans des domaines tels que le contrôle en atmosphères humides, explosibles, corrosives ou autres; ces exemples n'étant pas limitatifs. Enfin, comme tous les boitiers encliquetables dans les coffrets électriques, celui-ci sera en matériau isolant autoextinguible. REVENDICATIONS 1 I Boîtier de Sécurité pour la protection du personnel travaillant sur les machines industrielles, caractérisé en ce qu' il comporte au sein d' un même coffret (1), un dispositif d'émission constitué d? un oscillateur (CI-I), suivi d' un circuit de mise en forme (CI-2), d' un amplificateur CR-1) et d' une diode électroluminescente d' émission (2); d' un dispositif de réception constitué d' un phototransistor (3), suivi d' un circuit de mise en forme (CI-3), d' un circuit convertisseur fréquence I tension (CI-4), d' un comparateur (CI-7) servant à comparer le signal émis - après passage dans le convertisseur fréquence I tension (GI-5) - avec le signal reçu; un dispositif de commande des relais de sortie où le circuit de comparaison (CI-7) sera doublé d' un circuit (CI-6) pour actionner les relais de sortie (R I) et (R2), dont les contacts ouverts ou fermés (R1-1) et (R2-1) -suivant le résultat de la comparaison effectuée par lesdits circuits comparateurs (CI-6) et (CI-7)- sont destinés à améliorer la fiabilité du boîtier de sécurité (1). 2 1 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode d' émission (2) et le phototransistor (3) seront placés dans des supports spéciaux (6), eux-mêmes fixés sur la face inférieure du boîtier (1). 3 / Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par la mise en place de deux raccords automatiques (7) pour fibres optiques (4) et (5) sur les deux supports spéciaux (6). 4 I Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le bottier (1) sera associé à des capteurs à fibres optiques qui recevront la lumière modulée émise par la diode (2) -via la fibre optique (4)- et qui renverront le signal optique à travers la fibre optique (5) jusqu' au phototransistor (3) dans ledit bottier (1). 5 / Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par 1' adjonction d' un relais (R3) permettant de contrôler la simultanéité de mouvement des contacts (R1-1) et (R2-I) des relais (RI) et (R2), d' ouvrir - s' il y a lieu - le circuit de sortie par son contact (R3-1) et de garder ce circuit ouvert par son contact (R3-3). t; I Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé par la présence, en face avant du bottier (1), d' un poussoir électrique (10) permettant la réinitialisation du relais (R3) après r enclenchement de ce dernier; ainsi que d' une diode électroluminescente clignotante de couleur rouge (9) signalant un défaut. 7 I Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' un fusible (FOU) réarmable automatiquement, sera placé dans le circuit des contacts (Rî-1) et R2-1) des relais de sortie Ri et R2, afin d' assurer leur protection en cas de pointes d' intensité. 81 Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que la lumière émise par la diode électroluminescente (2) sera de couleur rouge, d' une part pour la vérification visuelle du signal sortant et revenant au bottier (1), et d' autre part, pour sa faculté à bien circuler dans les fibres optiques en matières plastiques.