Brevet FR2735250A3 — publié le 19961213

FR 2735250 A3 19961213 FR 9600643 A 19960116 L'invention concerne un dispositif de commande programmable électrique ou électronique, destiné au domaine technique afférent aux installations électriques, en particulier celui de la domotique, comportant des sorties électriques et/ou électroniques de commande et/ou de régulation (selon le préambule de la revendication 1). De tels dispositifs de commande, appelés appareils périphériques, tels que minuterie de programmation, horloge tarifaire, minuterie thermostatique, thermostat intérieur, interrupteurs crépusculaires, compteurs d'heures de service, dispositif de surveillance de locaux et anti-effraction, régulations d'éclairage, régulations de chauffage, régulations pour installation de climatisation, régulations de surveillance de réseau ou analogues, interrupteurs ou régulateurs pour des installations électriques modernes, en particulier pour ce que l'on appelle la domotique, il est nécessaire que la construction de ces appareils soit non seulement techniquement performante et compacte, en particulier qu'ils soient mutuellement compatibles et interchangeables, mais aussi que leur fabrication, leur manutention et leur installation soient rationnelles et économiques.En même temps, il faut que ces appareils intelligents soient disposés non seulement de manière modulaire dans des boîtiers mutuellement identiques et interchangeables, mais aussi qu'ils soient adaptables de manière techniquement simple, avantageuse et économique aux besoins respectifs afférents à la technique de commande et/ou de régulation, et ceci de manière universelle en particulier en optimisant leurs applications. Les dispositifs de commande électriques ou électroniques, programmables, comme ceux dont certains exemples viennent d'être mentionnés, sont en partie construits de manière modulaire et connus et utilisés en un grand nombre de modes de réalisation individuels spécifiques. Ces appareils individuels spécifiques présentent le grand inconvénient d'exiger non seulement une fabrication très spéciale et coûteuse en outillage, mais surtout qu'ils fonctionnent selon des paramètres fixes, peu modifiables. En outre, ces appareils connus, par exemple une minuterie ou un thermostat, ne sont programmables qu'entre des limites déterminées.Par ailleurs, ces dispositifs de commande spécifiques sont souvent équipés de dispositifs techniques dont l'utilisateur n'a besoin que dans un nombre réduit de cas particuliers, mais qui cependant augmentent parfois considérablement le coût de ces dispositifs de commande connus. Une programmation optimale pour l'utilisateur n'est possible que rarement à l'aide des appareils connus de ce type. En outre, ces appareils fabriqués spécialement, par exemple une minuterie électronique, sont non seulement relativement chers, mais exigent aussi bien pour le fabricant que pour le revendeur un effort considérable en investissements et en approvisionnements. La plupart du temps, il y a incompatibilité technique et structurelle entre ces appareils spéciaux connus, en particulier à l'intérieur d'installations collectives, par exemple dans les armoires de commande, ou bien leurs limites de fonctionnement et/ou de programmation prédéterminées par leur technique de fabrication ont pour effet que ces appareils ne répondent pas de manière satisfaisante aux exigences respectives. L'invention est basée sur le problème de créer un dispositif de commande modulaire programmable du type mentionné dans l'introduction, d'une technique simple, d'une fabrication économique et d'une utilisation polyvalente, qui remplace totalement une pluralité d'appareils individuels spécifiques et qui peut être non seulement installée rationnellement et économiquement, mais aussi être ajustée individuellement aux besoins respectifs des utilisateurs avec un rendement maximal. Ce problème est résolu en ce qu'il est équipé d'une unité centrale électronique (CPU) à base de temps, d'une régulation marche-arrêt et d'une mémoire morte (ROM), ainsi que d'un dispositif de connexion électrique pour l'alimentation énergétique et le raccordement de capteurs et/ou de contacts de commutation, ledit dispositif de commande programmable étant monté de manière modulaire sur une plaquette de circuits imprimés. D'autres particularités avantageuses sont revendiquées par les revendications secondaires. Le caractère avantageux de ce nouveau dispositif de commande programmable, électrique ou électronique, pour la domotique est la structure modulaire techniquement performante et utilisable de manière universelle de ce dispositif de commande qui comporte une unité centrale électronique (CPU) munie d'une base de temps, une régulation marche/arrêt et un support électronique de programme, en particulier une mémoire morte programmable, appelé EPROM, ou plus avantageusement une mémoire EAROM (EEPROM), conformes aux besoins respectifs d'un programme de commande et/ou de régulation spécifique, mémoire dont le contenu peut être modifié, c'est-à-dire programmé, à l'aide d'impulsions électriques. La programmation conforme aux fonctions spécifiques de cette mémoire peut, si nécessaire, être réalisée directement par le fabricant. Toutefois, il est également prévu, de manière avantageuse, que cette programmation spécifique s'effectue directement sur le site d'implantation respectif, en particulier par l'installateur. Dans ce cas, la programmation peut s'effectuer au moyen d'un appareil de programmation externe. I1 est également prévu que le dispositif de commande soit muni d'un écran d'affichage optoélectronique et d'un clavier de programmation comportant au moins une touche. Un autre avantage réside non seulement dans la fabrication extrêmement rationnelle et économique de ce nouveau dispositif, mais aussi dans son utilisation universelle dans la domotique, en particulier en cas d'utilisation de ce que l'on appelle les installations à barres omnibus normalisées. Un autre avantage réside dans le caractère extrêmement rationnel et économique du stockage et de l'entretien de ce nouveau dispositif de commande. Par ailleurs, il est avantageux que la mémoire morte prévue ou le porte-programme, soit disposée directement à l'intérieur du dispositif de commande de manière non détachable ou bien de manière interchangeable, c'est-àdire détachable. Dans le cas d'une disposition non détachable, sont disposés au voisinage de la mémoire sur le circuit imprimé, des points de contact avantageusement prévus pour la connexion d'un appareil de programmation. D'autre part, il est également prévu que la mémoire morte soit disposée sur ce que l'on appelle une carte programme ou intégrée dans celle-ci, cette carte étant enfichée dans le nouveau dispositif de commande par le fabricant ou par l'installateur ou bien encore directement par l'exploitant respectif. En outre, est prévue la présence, dans le nouveau dispositif de commande, d'un dispositif de lecture ou ce que l'on appelle un lecteur de carte dans lequel est enfichée une carte programme, mentionnée ci-dessus, dans laquelle une mémoire morte est intégrée. Contrairement aux appareils individuels spécifiques connus de ce type, la capacité de programmation du nouveau dispositif de commande se trouve multipliée grâce à la présence de la mémoire prévue. Ainsi, à l'aide de ce dispositif nouveau, il est possible de mémoriser de manière simple et avantageuse les courbes ou autres caractéristiques de régulation de certains éléments de commande et/ou de régulation devant être utilisés, afin de pouvoir, par exemple, en utilisant un tel dispositif de commande comme thermostat d'ambiance, utiliser la courbe caractéristique de la sonde thermique pour optimiser la régulation. Ainsi, il est prévu que l'unité centrale (CPU), prévue à l'intérieur du dispositif de commande nouveau, mesure les données détectées, par exemple la température, au moyen d'un transformateur AC-CC, qu'elle les compare aux valeurs nominales mémorisées dans la mémoire morte et qu'elle transmette à la sortie de commande et/ou de régulation les paramètres ainsi obtenus sous la forme de grandeurs de réglage ou d'ordres marche/arrêt. D'autre part, des valeurs de consignes peuvent être introduites au moyen de touches prévues à cet effet. L'unité centrale (CPU) saisit en outre des valeurs nominales qui sont saisies à distance sur des points d'interface du dispositif. Les ordres marche/arrêt émis par l'unité centrale (CPU) ou les grandeurs de réglage sont transmis avantageusement au moyen de commandes électromécaniques, électromagnétiques ou électroniques. Sous ce rapport, il est également prévu que des grandeurs de réglage quasiment analogues soient émises au moyen de ce que l'on appelle un modulateur d'impulsions en largeur ou un bus de données. Comme cela a déjà été mentionné précédemment, sur un écran optoélectronique éventuellement prévu, il est possible d'afficher différentes valeurs de consignes et/ou informations de contrôle. La mémoire morte prévue mémorise des paramètres techniques inhérents à la régulation et à l'utilisation. Ces paramètres peuvent, comme cela a déjà été mentionné, être mémorisés soit pendant le processus de fabrication de l'appareil soit seulement après l'installation de cet appareil. Ceci permet la mise en place simple et avantageuse de variantes. Ces paramètres sont en partie modifiables par l'exploitant. Sur ce rapport, il est également prévu que, dans la mémoire morte, soit mémorisé en outre un code de fabrication spécifique. Des exemples de réalisation du nouveau dispositif universel de commande sont représentés sur le dessin annexé et expliqués plus en détail ci-après. Sur ce dessin la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de commande en forme de module plat comportant un affichage optoélectronique, des touches de programmation et une mémoire morte directement intégrée la figure 2 est une vue en projection sur la face garnissable du module représenté sur la figure 1 la figure 3 représente un schéma de connexion du dispositif de commande représenté sur les figures 1 et 2 la figure 4 est une vue en perspective du dispositif de commande comportant, à l'intérieur de son boîtier, un dispositif de lecture d'un porte-programme interchangeable en forme de carte la figure 5 est une vue antérieure en perspective sur un boîtier de distribution comportant plusieurs des nouveaux dispositifs de commande périphériques montés dans un seul boîtier et dont chacun a une fonction différente la figure 6 représente en perspective une minuterie thermostatique équipée d'un dispositif de commande représenté sur la figure 1 ; et la figure 7 est une vue en perspective d'un module de régulation d'un chauffage réalisé en forme de carte. Le dispositif de commande représenté sur les figures 1 et 2 est constitué en détail du châssis 1 relativement plat formant boîtier dans lequel est insérée une plaquette de circuit imprimé 2. Le repère 3 désigne un écran d'affichage optoélectronique. Le repère 4 représente un clavier pour la programmation de programmes dans la mémoire morte 5 prévue dans ce cas directement sur la plaquette 2 de circuits imprimés. Le contact 6 du clavier 4 fait partie partiellement des conducteurs 7 de la plaquette 2 qui, dans ce cas, sont disposés sur ce que l'on appelle la face antérieure 24 de ladite plaquette 2 à circuits imprimés. Les touches de manoeuvre 29 du clavier 4 sont fixées de manière monobloc au moyen de bras élastiques 7 sur le châssis 1 formant boîtier. Lesdites touches 29 du clavier 4 sont, au voisinage des contacts 6, munies d'éléments de contact non visibles en détail qui entrent en liaison électriquement conductrice avec les contacts 6. Le repère 8 désigne deux éléments de manoeuvre qui sont fixés de manière élastique sur des bras élastiques 9, respectivement d'un côté et de manière monobloc. Ces deux éléments 8 servent également à introduire des programmes dans la mémoire 5. Sur l'écran d'affichage 3 prévu sont affichées des valeurs nominales, des valeurs de consignes et/ou des informations concernant des procédures de contrôle et/ou le contenu de la mémoire. Aussi bien le châssis 1 formant boîtier que le clavier de programmation 4 du présent module peuvent être réalisés et dimensionnés en fonction des besoins respectifs de l'utilisateur. Ainsi, il est prévu que le dispositif de commande représenté sur les figures 1 et 2 et décrit ici soit disposé à l'intérieur d'un boîtier spécifique qui sera par exemple muni d'un dispositif de fixation interne au boîtier permettant de l'encliqueter sur ce que l'on appelle des barres omnibus normalisées. Comme on peut le voir sur la figure 2, la face arrière 25 de la plaquette de circuits imprimés 2 est également munie de pistes conductrices 7. Sur sa face arrière 25 se trouve également disposée, avantageusement, la mémoire morte 5. A cet endroit, le repère 26 désigne des points de contact reliés à des connexions de cette mémoire 5 et auxquels on peut connecter des broches de contact d'un appareil de programmation non représenté en détail et destiné à programmer ladite mémoire 5. Le repère 23 désigne un dispositif de connexion électrique destiné, d'une part, à l'alimentation énergétique et, d'autre part, au raccordement, par exemple, d'un capteur, ainsi qu'aux contacts de commande par exemple d'une minuterie comme on peut le voir sur la figure 5. Le repère 28 désigne une horloge interne, avantageusement, une horloge interne à quartz. Ce nouveau dispositif de commande modulaire, réalisé selon un mode de construction plat, est relativement petit et maniable et ses dimensions seront avantageusement les suivantes largeur 30 mm environ, longueur 57 mm environ, et profondeur 10 mm environ. Pour des applications déterminées, il est prévu de réaliser ce module plat et fonctionnel sous la forme d'une carte directement affichable et de l'utiliser en conséquence. Le schéma des connexions représenté sur la figure 3 montre dans le détail l'unité centrale (CPU) 30, équipé d'un transformateur CA-CC 31 et un capteur 32. Le repère 3 désigne un écran d'affichage et le repère 4 un clavier de programmation. Le repère 5 désigne une mémoire EPROM ou EEPROM. Le repère 34 désigne une sortie de commutation numérique/analogique et le repère 35 un point d'interface, par exemple pour la connexion d'une horloge analogique ou numérique. Le repère 36 désigne un point d'interface par exemple pour la connexion d'un appareil de contrôle. La figure 4 représente un dispositif de commande installé dans un boîtier 10 muni d'une plaquette de circuit 2 sur laquelle, à côté d'un dispositif de contact électromécanique ou électrique 11 et d'autres composants électroniques 12 nécessaires, se trouve ce que l'on appelle un lecteur de carte 13. Le repère 14 désigne une carte programme sur laquelle est prévue directement une mémoire morte 5. La carte programme 14 équipée de la mémoire 5 programmée en fonction d'un programme spécifique de commande et/ou de régulation, est affichée de manière appropriée dans le lecteur de carte 13. I1 est prévu, sans sortir du cadre de l'invention, que la mémoire 5 puisse être également disposée directement sur la plaquette 2 à l'intérieur du boîtier 10 en même temps que le lecteur de carte 13 et que sur une carte de programme 14 soit programmé un programme de commande et/ou de régulation, par exemple sur une bande magnétique ou perforée prévue en cet endroit, cette bande étant lue par le lecteur de carte 13 et mémorisée dans la mémoire 5. La figure 5 représente une armoire de distribution 15 comportant, disposés en série de manière étroitement adjacente sur ce que l'on appelle des barres omnibus normalisées 16, des dispositifs de commande conformes à l'invention appelés instruments périphériques 17 qui sont équipés de programmes de commande et/ou de régulation différents entre eux. Tous les appareils 17 sont réalisés sous forme de modules identiques, tant sur le plan technique, qu'en ce qui concerne leur dimension, et sont tous disposés dans un boîtier 10. Ces appareils 17 ne se distinguent les uns des autres que par le programme de commande et/ou de régulation spécifique, éventuellement modifiable, mémorisé dans la mémoire morte et adapté aux besoins respectifs. Les différents appareils 17 sont avantageusement connectés électriquement les uns aux autres par un bus de données non représenté. A cette fin, il est prévu que les différents appareils 17 soient munis de points d'interface 22. Ces interfaces 22 peuvent être réalisées au moyen de contacts ou bien électroniquement sans contacts, avantageusement par voie optoélectronique. En outre, ces appareils 17 sont munis de dispositifs de raccordement 23 pour l'alimentation énergétique pour des connexions à des interrupteurs et/ou des capteurs. Le cas échéant, dans les différents appareils 17 est incorporée une alimentation de secours sous la forme d'une pile ou d'une batterie. Il est possible ainsi que l'appareil 17.1 soit programmé pour la chronorégulation d'un chauffage. L'appareil 17.2 peut être programmé pour servir de minuterie d'allumage lumineux. L'appareil 17.3 est un compteur de temps, de service, pour surveiller notamment les temps afférents à l'entretien et/ou à la consommation d'énergie d'une installation de chauffage. L'appareil 17.4 peut être programmé par exemple pour surveiller le réseau, etc. La minuterie thermostatique représentée sur la figure 6 est constituée dans le détail d'un dispositif de commande conforme à la figure 1 muni d'un écran d'affichage optoélectronique 3 indiquant la température ambiante et momentanée, la valeur de la température à baisser, etc. Le repère 4 représente un clavier pour l'introduction dans la mémoire prévue des valeurs de la température et le repère 18 désigne une horloge de programmation électromécanique munie d'un cadran 19 garni de taquets 20 programmables et d'une paire d'aiguilles 21 indiquant l'heure du jour. La figure 7 représente un module du dispositif de commande sous la forme d'une carte enfichable, destinée en particulier pour des installations de chauffage et/ou de climatisation. Ce dispositif de régulation programmable individuellement pour chaque installation respective, permet une saisie optimale des données de service ainsi que l'émission d'ordres de commande ou de régulation allant jusqu'à mesurer les temps de service, le rendement opérationnel et permettant le cas échéant de l'améliorer. Le repère 4 désigne un clavier et le repère 3 un écran d'affichage placé sur le côté frontal du boîtier 10. Le repère 23 désigne un dispositif de connexion électronique. Il est prévu, sans sortir du cadre de l'invention, que le nouveau dispositif puisse être utilisé avantageusement dans la construction automobile, en particulier sur les véhicules de manutention, dans la technologie d'installations de véhicules sur rails, ainsi que dans la technologie des machines pour le bâtiment, en particulier pour le calcul des trajets à parcourir, des intervalles de maintenance de la consommation de carburant et/ou de la capacité des batteries. Par ailleurs, il est prévu, sans sortir du cadre de l'invention, qu'au lieu d'un clavier 4, l'écran d'affichage optoélectronique 3 soit réalisé sous la forme d'un écran sensible (touch screen) et que la programmation s'effectue à l'aide d'une petite pointe ou avec le doigt. A ce propos, il est également prévu que l'écran 3, pour améliorer la visibilité lors de l'introduction d'un programme en particulier de paramètres de régulation définis sous la forme d'une courbe, soit réalisé sous la forme de plans de travail graphiques à la disposition de l'utilisateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande programmable électrique ou électronique, destiné au domaine technique afférent aux installations électriques, en particulier celui de la domotique, comportant des sorties électriques et/ou électroniques de commande et/ou de régulation, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une unité centrale électronique (CPU) à base de temps (28), d'une régulation marche-arrêt et d'une mémoire morte (ROM, 5), ainsi que d'un dispositif de connexion électrique (23) pour l'alimentation énergétique et le raccordement de capteurs et/ou de contacts de commutation, ledit dispositif de commande programmable étant monté de manière modulaire sur une plaquette de circuits imprimés (2). 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'un écran d'affichage (3) et/ou d'un clavier (4) pour l'introduction de programmes. 3. Dispositif de commande selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande monté de manière modulaire est enveloppé étroitement par un carter (10). 4. Dispositif de commande selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande monté de manière modulaire est enveloppé par un châssis en forme de carter (1). 5. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande monté de manière modulaire est réalisé en forme de carte enfichable. 6. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le programme de commande et/ou de régulation est écrit ou mémorisé sur une carte programme (14) et que, sur la plaquette de circuits imprimés (2) du dispositif de commande, est prévu un lecteur de carte (13). 7. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la mémoire morte (5) est disposée directement sur une carte programme (14) et que, sur le circuit imprimé (2), est prévu un lecteur de carte (13). 8. Dispositif de commande selon les revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le clavier (4) de programmation est formé d'au moins une touche basculante à contact par pression ou à double contact. 9. Dispositif de commande selon les revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les boutons de manoeuvre (29) du clavier de programmation (4) sont reliés de manière monobloc, par des bras élastiques (7), au châssis (1) formant carter ou à un carter (10). 10. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande structuré de manière modulaire est réalisé sous la forme d'un module plat dont les dimensions sont les suivantes largeur environ 30 mm, longueur environ 57 mm, et profondeur environ 10 mm. 11. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de connexion (23) et/ou les points d'interface (22) du dispositif de commande sont réalisés et disposés pour permettre l'utilisation et le raccordement d'un circuit d'installations périphériques. 12. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le couplage électrique de différents dispositifs de commande mutuellement adjacents dans l'espace s'effectue au moyen de contact ou sans contact, par la voie électronique en particulier optoélectronique. 13. Dispositif de commande selon les revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ce dispositif de commande structuré de manière modulaire, en particulier le carter (10) du dispositif de commande, est muni de dispositifs de fixation en vue de son installation sur des barres omnibus normalisées (16).