Brevet FR2702880A1 — publié le 19940923

La présente invention se rapporte à un appareil interrupteur comportant un équipage mobile pourvu de contacts coopérant avec des contacts fixes et déplacé par un électroaimant, la position dudit équipage mobile étant détectée par un capteur de manière à contrôler le courant bobine. On a déjà proposé, dans le brevet français n O 2 006 888, d'équiper un appareil interrupteur avec un capteur détectant la position de l'équipage mobile pour contrôler le courant bobine. La présente invention a pour but de contrôler le courant bobine sur toute la course de déplacement de l'équipage mobile Elle permet d'améliorer le pouvoir de fermeture et l'endurance électrique et mécanique de l'appareil La vitesse de fermeture des pôles de l'appareil est contrôlée ou ajustée et les rebonds de contacts sont réduits. Elle permet d'ajuster les paramètres électromécaniques du contacteur indépendamment des conditions extérieures, notamment en ce qui concerne les variations de tension d'alimentation. Conformément à l'invention, l'appareil est caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de type analogique mesurant la position de l'équipage mobile et des moyens électroniques traitant le signal dudit capteur de position pour contrôler le courant bobine. Selon une caractéristique, le capteur est un capteur potentiométrique constitué par un élément sensible linéaire et par un curseur mobile appuyant sur ledit élément. Selon une caractéristique, l'élément sensible linéaire est constitué par une bande conductrice rectiligne formant une membrane et séparée, au repos, d'une piste résistive. Selon une caractéristique, les moyens électroniques comprennent un contact statique d'appel qui contrôle l'alimentation de la bobine, ce contact statique étant piloté par un circuit de commande recevant les signaux du capteur analogique de position. Selon une caractéristique, le circuit de commande comprend un détecteur de tension qui pilote un circuit à modulation de largeur d'impulsions activant périodiquement le contact statique de contrôle de l'alimentation bobine, ledit circuit à modulation recevant le signal issu d'un capteur de courant disposé en série avec la bobine et une valeur de consigne présente à la sortie d'un générateur associé au capteur de position. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma de l'appareil selon l'invention, le boîtier étant ouvert; la figure 2 est un mode de réalisation du capteur de position analogique équipant l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une coupe du capteur de la figure 2; la figure 4 est un schéma fonctionnel de l'électronique de l'appareil; la figure 5 est une variante du capteur de position équipant l'appareil selon l'invention; la figure 6 est une vue de détail de la figure 5. L'appareil contacteur représenté à la figure 1, comprend un boîtier 11 en matière plastique dans lequel se loge un ensemble d'interrupteurs de puissance commandés par des moyens électromagnétiques Cet ensemble comporte un équipage mobile constituant le porte-contacts 15 portant des contacts mobiles d'interrupteurs de puissance. Les moyens électromagnétiques de manoeuvre de l'équipage mobile se logent dans un boitier 18 fixé au boitier 11 Ils sont constitués par un électroaimant ayant une culasse fixe 12, une bobine d'excitation 13, et une armature mobile 14 qui est accouplée au porte-contacts 15 Un ressort de rappel 17 donne à l'armature 14 une position de repos éloignée de la culasse. La position de l'équipage mobile 15 est repérée par un capteur de position analogique 2. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le capteur 2 est un capteur du type potentiomètre rectiligne à membrane Il présente l'avantage d'être étanche et d'avoir une longue durée de vie Il est constitué de deux parties distinctes: un élément sensible linéaire 22 et un curseur 21 Le curseur 21 est fixé mécaniquement sur un côté du porte-contacts 15 L'élément sensible 22 est fixé à l'intérieur du boîtier 11, sur la surface intérieure d'un capot latéral 16 se fixant au reste du boîtier. L'élément sensible 22 est constitué d'une bande en matière plastique 221 portant une piste résistive 223 associée à une bande conductrice flexible 222 La piste résistive 223 et la bande conductrice 223 sont rectilignes La bande conductrice 222 forme une membrane et elle est disposée en face de la piste résistive 223 et à distance de celle ci de manière à être, au repos, séparée de cette piste résistive La bande conductrice 222 du fait de son élasticité transversale peut s'appliquer contre la piste résistive 223 sous l'action d'une force ponctuellement appliquée Elle fait alors office de collecteur électrique Les parties constitutives de l'élément 22 sont séparées du milieu extérieur par des films isolants Les extrémités de la piste résistive 223 se raccordent par des conducteurs 231, 232, la bande conductrice 222 étant reliée à un conducteur 24. Le curseur de pression 21 comporte un ressort à lame 211 dont l'extrémité s'applique contre la bande conductrice 222 Lorsque le ressort à lame 211 exerce une force de pression sur la bande conductrice 222, celle-ci se trouve localement réunie électriquement à la piste résistive 25. Une variante de réalisation du capteur 2 est illustrée aux figures 5 et 6 Ce capteur 2 est construit de façon similaire à un bloc de contacts additifs de contacteur Il comporte un élément 25 sensible à la pression sur lequel agit un moyen d'application de force déplacé par l'équipage mobile 15 La force est appliquée sur l'élément sensible 25 par l'intermédiaire d'un piston 28 sur lequel agit un ressort 27 La compression de ce ressort est liée à la position d'un poussoir 26 qui relié mécaniquement à l'équipage mobile 15. L'élément sensible 25 est constitué de deux films isolants disposés face à face. Une face d'un film présente un réseau de bandes conductrices intercalées 251 Sur une face de l'autre film est déposé un polymère semi- conducteur Lorsque les deux faces sont plaquées l'une sur l'autre, le réseau conducteur est shunté par le polymère La résistance de l'élément sensible décroît avec l'augmentation de la force appliquée normalement à la surface de l'élément. L'intensité de la force est ainsi reliée à la valeur de la compression initiale du ressort 27 et à sa raideur L'augmentation de force, proportionnelle au déplacement de l'équipage mobile, est traduite sous forme de variation de résistance par l'élément sensible 25. Le capteur de position 2 donne un signal représentatif de la position de l'équipage mobile 15 Ce signal est traité par un circuit électronique 3 monté sur circuit imprimé Ce circuit imprimé 3 se loge de préférence dans le boîtier de l'appareil Les bornes de commande de la bobine sont repérées A 1 et A 2 et sont connectées par des conducteurs 51 et 52 au circuit électronique 3. Les bornes de commande A 1 et A 2 sont reliées à un circuit redresseur 31 La bobine 13 est reliée aux sorties du circuit redresseur 31 et le courant bobine est contrôlé par un contact statique d'appel 32 piloté par un circuit de commande 4 recevant les signaux du capteur analogique de position 2. Le circuit de commande 4 comprend un détecteur de tension 42 connecté, au travers d'un filtre actif 41, aux sorties du circuit redresseur 31 Ce détecteur de tension 42 déclenche un circuit temporisateur 43 qui excite un circuit modulateur de largeur d'impulsion 45 lequel active périodiquement le contact statique d'appel 32 Le circuit modulateur 45 reçoit le signal issu d'un capteur de courant 33 disposé en série avec la bobine 13 et une valeur de consigne présente à la sortie d'un générateur 44 définissant la loi d'établissement du courant d'appel, ce générateur étant lui-même dépendant du capteur de position 2. La bobine 13 peut être alimentée par une source d'alimentation basse tension 52 au travers d'une résistance 53 et d'une diode 52. Un contact statique 61 dit de "coupure rapide", est disposé en série avec une diode de roue libre 62 aux bornes de la bobine 13 Une diode Zéner 63 est montée en parallèle sur ce contact statique 61. Le fonctionnement de l'appareil va maintenant être expliqué. A la mise sous tension de l'appareil, le détecteur de tension 42 autorise le fonctionnement pour un seuil égal à une fraction de la tension de commande Uc A titre indicatif cette valeur peut être de l'ordre de 0,75 Uc Le basculement du détecteur 42 déclenche le circuit temporisateur 43 qui excite le circuit modulateur de largeur d'impulsions 45 activant périodiquement le contact statique appel 32 Le courant dans la bobine 13 prend alors une valeur moyenne dépendant du niveau de modulation de largeur d'impulsions lequel est le résultat de la comparaison du signal issu du capteur de courant 33 et de la valeur de consigne présente à la sortie du générateur 44. A la fin du temps de temporisation, le contact statique d'appel 32 est bloqué (ouvert) et le contact statique de maintien 46 se ferme Le courant nécessaire à la fermeture permanente de l'électroaimant est alors fourni à la bobine 13 par la source d'alimentation basse tension 52. En cas de baisse progressive de la tension de la commande Uc, le détecteur de tension 42 assure la retombée de l'électroaimant par ouverture du contact statique 34 pour un second seuil dont la valeur est à titre indicatif de l'ordre de 0,50 Uc. Le troisième contact statique 61 évite l'effet retardateur de la diode de roue libre 62 au moment de la disparition de la tension d'alimentation La valeur de la diode Zéner 63 permet un ajustement de la vitesse de décroissance du courant dans la bobine 13. i est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents A partir de l'information analogique de position instantanée donnée par le capteur, on pourrait évaluer les courses d'écrasement des contacts principaux en comparant cette information à un signal généré par le début du passage du courant dans ces contacts. REVENDICATIONS 1 Appareil interrupteur électromagnétique, comportant un équipa 4 e mobile ( 15) pourvu de contacts coopérant avec des contacts fixes et déplacé par un électroaimant ( 12,13,14), la position dudit équipage mobile étant détectée par un capteur de manière à contrôler le courant bobine, caractérisé par le fait qu'il comporte un capteur de type analogique ( 2) mesurant la position de l'équipage mobile ( 15) et des moyens électroniques ( 3) traitant le signal dudit capteur de position ( 2, 5) pour contrôler le courant bobine. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capteur ( 2) est un capteur potentiométrique constitué par un élément sensible linéaire ( 22) et par un curseur mobile ( 21) appuyant sur ledit élément ( 22). 3 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément sensible linéaire ( 22) est constitué par une bande conductrice rectiligne ( 222) formant une membrane et séparée, au repos, d'une piste résistive ( 221. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens électroniques ( 3) comprennent un contact statique d'appel ( 32) qui contrôle l'alimentation de la bobine ( 13), ce contact statique étant piloté par un circuit de commande ( 4) recevant les signaux du capteur analogique de position ( 2). Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit de commande ( 4) comprend un détecteur de tension ( 42) qui pilote un circuit à modulation de largeur d'impulsions ( 45) activant périodiquement le contact statique ( 32) de contrôle de l'alimentation bobine, ledit circuit à modulation ( 45) recevant le signal issu d'un capteur de courant ( 33) disposé en série avec la bobine ( 13) et une valeur de consigne présente à la sortie d'un générateur ( 44) associé au capteur de position ( 2). 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la bobine ( 13) peut être alimentée, en phase de maintien à la fermeture, par une alimentation de maintien ( 52) sous le contrôle d'un contact statique de maintien ( 51), le dit contact statique ( 51) étant piloté par un temporisateur ( 43). 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la bobine ( 13) présente un circuit de coupure rapide réalisé par un contact statique ( 61). 8 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'alimentation de maintien est du type à découpage. 9 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur de position ( 2) est constitué par un élément sensible à la pression ( 25) sur lequel agissent des moyens d'application de force déplacés par l'équipage mobile ( 15).