Brevet FR2763438A1 — publié le 19981120

Dispositif de protection de ligne à coupure intégrée La présente invention se rapporte aux dispositifs de protection de ligne, destinés à assurer la protection d'équipements contre les effets de défauts sur une ligne à courants faibles dans les systèmes de télécommunications. De tels dispositifs de protection sont couramment utilisés en particulier dans les têtes de câble ou répartiteurs téléphoniques. Chacun se connecte entre les deux fils d'une ligne et est relié à la masse. Le document US-A-4 723 190 décrit un tel dispositif de protection de ligne comportant un parafoudre tripolaire ou deux parafoudres bipolaires et un agencement à commande thermique associé à chaque fil de la ligne et/ou à chaque parafoudre. Dans un exemple de réalisation présenté déjà connu dans ce document, les parafoudres sont bipolaires et sont reliés à l'un et l'autre des fils de la ligne respectivement et à la masse. Les agencements à commande thermique comportent une bobine de chauffage montée en série sur chaque fil de la ligne. Chacun des parafoudres bipolaires est associé à un élément de mise en court-circuit et de bouclage à la masse, lors de surintensités dans la bobine. La bobine entoure à cet effet un alliage fusible qui est prévu pour le maintien ouvert de l'élément de mise en court-circuit en l'absence de surintensités sur le fil de la ligne et fond lors d'un échauffement suffisant provoqué par les surintensités traversant la bobine pour la fermeture de l'élément de court-circuit dans ces conditions. Dans ce mode de réalisation, la mise en court-circuit de l'un des parafoudres et la mise à la masse de l'un des fils sont indépendantes des mises en court-circuit de l'autre parafoudre et à la masse de l'autre fil. Dans un premier mode de réalisation préconisé dans ce document, le parafoudre est tripolaire et les agencements à commande thermique comportent une bobine de chauffage montée en série avec deux éléments de contact bi-métalliques sur chaque fil de la ligne. Ces deux éléments de contact sont normalement fermés en l'absence de surintensités dans la bobine mais s'ouvrent et ouvrent le fil de la ligne lors de surintensités et d'échauffement résultant. Dans un deuxième mode de réalisation, un autre contact bimétallique supplémentaire est disposé d'un côté des deux précédents et relié à la masse. Les surintensités dans la bobine créent un échauffement qui provoque l'ouverture du fil de la ligne et la mise à la masse de ce fil. Dans ces premier et deuxième modes de réalisation l'ouverture de l'un des fils et l'éventuelle mise à la masse de ce fil sont indépendantes de l'ouverture et l'éventuelle mise à la masse de l'autre fil. Dans un troisième mode de réalisation, le parafoudre est tripolaire et l'agencement à commande thermique est associé au parafoudre et comporte deux paires d'éléments bimétalliques de mise en court-circuit. Les éléments bimétalliques de chaque paire sont reliés à l'une des électrodes de ligne et l'électrode de masse du parafoudre et s'étendent sur la périphérie du parafoudre. Ils sont face à face mais écartés l'un de l'autre en l'absence de défaut de surtension sur la ligne. Ils sont par contre mis en contact l'un avec l'autre et le parafoudre est mis en court-circuit, lors d'un échauffement excessif du parafoudre, dû à des courants de décharge à la masse résultant des surtensions sur la ligne et traversant le parafoudre. Il n'y a pas ouverture de la ligne. Il y a tout au plus ouverture indépendante de l'un et/ou l'autre fil de la ligne si un agencement thermique conforme au premier ou deuxième mode de réalisation indiqué ci-avant est en outre interposé sur chaque fil de la ligne. Dans toutes ces réalisations, la présence d'une bobine interposée sur chaque fil de ligne est une source de perturbations. En plus des inconvénients déjà signalés, ces réalisations sont complexes et conduisent à des dispositifs de protection encombrants et de coût relativement élevé. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients des dispositifs de protection conformes à ces différentes réalisations déjà connues. Elle a pour objet un dispositif de protection de ligne à coupure intégrée, comportant - un parafoudre tripolaire muni de deux électrodes de ligne et d'une électrode de masse, - des moyens conducteurs définissant deux bornes d'entrée de ligne, deux bornes de sortie de ligne et une borne de masse et assurant les liaisons des électrodes de ligne du parafoudre auxdites bornes d'entrée, de l'électrode de masse à ladite borne de masse et des bornes d'entrée auxdites bornes de sortie, - des éléments de contact mobiles interposés sur les deux liaisons dites de ligne entre les bornes d'entrée et de sortie, et - un agencement conducteur à commande thermique associé audit parafoudre pour sa commande par ledit parafoudre et la mise en court-circuit dudit parafoudre à une température prédéterminée dudit agencement conducteur, caractérisé en ce que lesdits éléments de contacts mobiles sont deux lames élastiques de contact, montées chacune sur l'une desdites liaisons de ligne entre lesdites bornes d'entrée et de sortie et en ce que ledit agencement conducteur à commande thermique est constitué par un actionneur mécanique de mise en ouverture simultanée desdites lames élastiques de contact, monté en regard dudit parafoudre et desdites lames élastiques et relié à la borne de masse. Ce dispositif de protection présente avantageusement au moins l'une des caractéristiques additionnelles suivantes - lesdites lames élastiques de contact sont sensiblement parallèles au parafoudre et montées d'un côté et de l'autre de celui-ci. - ledit actionneur mécanique est traversé par le moyen conducteur de liaison de l'électrode de masse du parafoudre à ladite borne de masse. - ledit actionneur mécanique se présente sensiblement sous la forme d'une calotte sphérique, changeant d'état à ladite température prédéterminée en ayant alors sa concavité tournée vers lesdites lames élastiques et venant en appui en pression contre lesdites lames élastiques pour ouvrir lesdites liaisons de ligne. - le dispositif comporte un support de montage et au moins une première bague métallique de maintien dudit actionneur entre ledit support et l'ensemble constitué par ledit parafoudre et lesdites lames élastiques de contact. - le support est un substrat de circuit imprimé et lesdits moyens conducteurs comportent des pistes imprimées sur ledit substrat pour définir lesdites bornes d'entrée, de sortie et de masse. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple préférentiel et illustré dans les dessins ci-annexés. Dans ces dessins - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de protection selon l'invention, - les figures 2 et 3 sont deux vues de profil du dispositif de la figure 1, pour une position de repos et une position après fonctionnement, - les figures 4 et 5 sont deux vues en coupe selon les lignes IV-IV et V-V des figures 2 et 3, - les figures 6 et 7 sont des vues des faces recto et verso d'un substrat de circuit imprimé dudit dispositif. En se référant aux figures, on voit que le dispositif de protection selon l'invention comporte un parafoudre tripolaire 1, deux éléments de contact de ligne 2 et 3 constitués chacun par une lame élastique de contact, et un actionneur mécanique à commande thermique 4 associé en commun au parafoudre et aux deux lames élastiques de contact. Ce dispositif est réalisé sur un substrat 5 de circuit imprimé. Ce substrat porte des paires de pistes conductrices qui définissent deux bornes d'entrée de ligne 6 et 7, deux bornes de sortie de ligne 8 et 9 et une borne de masse 10. Les bornes d'entrée et de sortie sont destinées à la connexion du dispositif de protection aux deux fils d'une ligne à courants faibles, en particulier d'une ligne téléphonique en venant se connecter par les bornes d'entrée du côté câble ou répartiteur et par les bornes de sortie du côté équipements ou abonné. Les deux bornes d'entrée sont reliées aux bornes de sortie par les deux éléments de contact mobiles 2 et 3 normalement fermés élastiquement sur les liaisons dites de ligne entre ces bornes, en l'absence de défauts sur la ligne. Les deux électrodes dites de ligne 11 et 12 du parafoudre sont reliées aux pistes conductrices définissant les bornes d'entrée. L'électrode de masse 13 du parafoudre est reliée à la piste conductrice montrée dans la figure 7 et définissant la borne de masse montrée dans la figure 6. Les bornes d'entrée et de sortie de ligne sont prévues sur l'une et l'autre des parties terminales opposées du substrat 5. Les pistes imprimées peuvent être réalisées sur l'une et/ou l'autre des faces du substrat. La borne de masse est sensiblement sur l'une des parties terminales de ce substrat. Le dispositif de protection peut être monté en boîtier, le substrat constituant le fond du boîtier et les bornes d'entrée, de sortie et de masse restant accessibles sur ce boîtier. L'actionneur 4 est monté à proximité directe du parafoudre pour sa commande par la chaleur transmise par celui-ci et s'étend à proximité directe des deux contacts de ligne pour leur commande simultanée en ouverture dès lors qu'il se trouve porté à une température prédéterminée par le parafoudre. Il est conducteur et relié à la borne de masse 10. Il assure la mise en court-circuit du parafoudre avec l'ouverture simultanée des deux contacts de ligne 2 et 3 et la mise à la masse en résultant des bornes d'entrée. Il est disposé entre le substrat et l'ensemble formé par le parafoudre 1 et les deux contacts de ligne 2 et 3. Ces deux contacts de ligne sont quant à eux montés parallèlement au parafoudre, de part et d'autre de celui-ci. Cet actionneur à commande thermique assurée par le parafoudre est réalisé en matériau bi-métallique, pour se déformer à la température prédéterminée. Il se présente en particulier sous la forme d'un disque ou plus précisément d'une calotte sphérique, dont la surface concave est tournée vers le substrat lorsque le dispositif de protection est au repos c'est-à-dire en l'absence de défauts importants et/ou longs sur la ligne, ainsi que montré dans la figure 2. Il se déforme à la température déterminée, en ayant sa concavité tournée vers le parafoudre 1 et les deux contacts de ligne 2 et 3 après fonctionnement du dispositif de protection et du parafoudre l'ayant porté à la température prédéterminée. Ainsi que montré dans la figure 3, des parties périphériques opposées de cet actionneur viennent alors en pression contre les éléments de contact pour les soulever et ainsi ouvrir la ligne et entraîner la mise à la masse des bornes d'entrée alors qu'il court-circuite le parafoudre. Avantageusement, ainsi que visible plus particulièrement dans les figures 4 et 5, cet actionneur est monté entre deux bagues métalliques de maintien 14 et 15, qui ont une forme sensiblement tronconique et maintiennent la partie centrale de l'actionneur entre leurs deux petites bases. Ces bagues sont traversées axialement par la liaison ou patte de masse reliant l'électrode de masse du parafoudre à la piste imprimée définissant la borne de masse. Ces dispositions favorisent l'échange de température réalisé par le parafoudre lors de l'écoulement à la massse de courants de décharge dus à des défauts, cet échange thermique s'effectuant par conduction à travers la patte de masse et également par convection du fait de la proximité de l'actionneur. Elles favorisent également la déformation de l'actionneur, lors de son changement d'état. De préférence aussi, comme visible dans les figures, les deux éléments de contact 2 et 3 présentent chacun un bossage 16 et 17 dans leur partie située en regard de l'actionneur. Chaque bossage est en particulier réalisé par un emboutissage, mais peut être réalisé différemment. On note en outre que ces deux éléments de contact ont l'une de leurs extrémités fixée par soudage sur les pistes imprimées qui définissent les bornes d'entrée de ligne. Leur autre extrémité est par contre en appui en pression sur les pistes imprimées respectives qui définissent les bornes de sortie. Ces éléments de contact sont alors soulevés par l'actionneur après fonctionnement du dispositif pour la coupure de ligne et sa mise à la masse. Cet actionneur est prévu irréversible à température normale après suppression du défaut ayant entraîné le fonctionnement du dispositif de protection. Il est cependant réarmable par une action volontaire correspondant à sa mise à une température très inférieure aux valeurs de température ambiante, par exemple à -250C pendant 5 mn. La réalisation décrite ci-avant et les variantes découlant de celle-ci ont l'avantage d'être particulièrement simples et de fonctionnement très fiable. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection de ligne à coupure intégrée, comportant - un parafoudre tripolaire muni de deux électrodes de ligne et d'une électrode de masse, - des moyens conducteurs définissant deux bornes d'entrée de ligne, deux bornes de sortie de ligne et une borne de masse et assurant les liaisons des électrodes de ligne du parafoudre auxdites bornes d'entrée, de l'électrode de masse à ladite borne de masse et des bornes d'entrée auxdites bornes de sortie, - des éléments de contact mobiles interposés sur les deux liaisons dites de ligne entre les bornes d'entrée et de sortie, et - un agencement conducteur à commande thermique associé audit parafoudre pour sa commande par ledit parafoudre et la mise en court-circuit dudit parafoudre à une température prédéterminée dudit agencement conducteur caractérisé en ce que lesdits éléments de contacts mobiles sont deux lames élastiques de contact (2, 3) montées chacune sur l'une desdites liaisons de ligne entre lesdites bornes d'entrée (6, 7) et de sortie (8, 9) et en ce que ledit agencement conducteur à commande thermique est constitué par un actionneur mécanique (4) de mise en ouverture simultanée desdites lames élastiques de contact, monté en regard dudit parafoudre (1) et desdites lames élastiques et relié à la borne de masse. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites lames élastiques de contact (2, 3) sont sensiblement parallèles au parafoudre (1) et montées d'un côté et de l'autre de celui-ci. 3/ Dispositif selon lune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit actionneur mécanique (4) est traversé par le moyen conducteur de liaison de l'électrode de masse du parafoudre à ladite borne de masse. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit actionneur mécanique (4) se présente sensiblement sous la forme d'un disque plat changeant d'état à ladite température prédéterminée. 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit actionneur mécanique (4) se présente sensiblement sous la forme d'une calotte sphérique, changeant d'état à ladite température prédéterminée en ayant alors sa concavité tournée vers lesdites lames élastiques et venant en appui en pression contre lesdites lames élastiques pour ouvrir lesdites liaisons de ligne. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lesdites lames élastiques ont chacune une extrémité soudée et l'autre extrémité en appui en pression sur l'une desdites liaisons de ligne. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un support de montage (5) et au moins une première bague métallique (14, 15) de maintien dudit actionneur entre ledit support et l'ensemble constitué par ledit parafoudre et lesdites lames élastiques de contact. 8/ Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième bague métallique de maintien dudit parafoudre, lesdites première et deuxième bagues (14, 15) étant de forme sensiblement tronconique, ayant ledit actionneur retenu entre leurs petites bases et étant traversées axialement par le moyen conducteur de liaison de l'électrode de masse du parafoudre à ladite borne de masse (in). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit support (5) est un substrat de circuit imprimé et lesdits moyens conducteurs comportent des pistes imprimées sur ledit substrat pour définir lesdites bornes d'entrée, de sortie et de masse (6-10). 10/ Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que lesdites lames de contact (2, 3) présentent un bossage (16, 17) situé en regard dudit actionneur et tourné vers celui-ci. 11/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que ledit actionneur est réalisé en matériau bi-métallique.