Brevet FR2803120A1 — publié le 20010629

présente invention concerne un dispositif électronique de disjonc tion, type comportant au moins deux sorties adaptées pour etre connec tées à charges, chaque sortie étant associée à un organe propre de commutation adapté pour assurer l'alimentation de la sortie associée en fonction signal de commande, et des moyens de commande desdits organes commutation comportant, pour chaque sortie, un capteur du cou rant fourni à la charge et des moyens de traitement adaptés pour fournir, pour chaque organe de commutation, ledit signal de commande en fonction du courant fourni à la charge. Dans les avions modernes, plusieurs centaines de disjoncteurs et de relais sont prévus afin d'alimenter chacun des organes fonctionnels électri ques de l'avion. Ces disjoncteurs sont montés sur des platines formant ainsi des dispositifs électriques de disjonction comportant une sortie propre à chaque organe fonctionnel. Les disjoncteurs utilisés sont des disjoncteurs de type électromécani que. Ainsi, afin d'assurer la commande de chaque organe fonctionnel, à par tir d'un relais, il convient de prévoir pour chaque organe fonctionnel, d'une part un disjoncteur électromécanique et d'autre part un relais de commande. L'association d'un disjoncteur et d'un relais présente nombreux inconvénients, notamment puisque la masse globale est élevée, coûts de mise en ceuvre du câblage sont importants alors que la fiabilité 1a préci sion de l'ensemble sont relativement modestes. 11 a été envisagé de remplacer chaque ensemble constitué d'un dis joncteur et d'un relais par un unique module électronique intégré disposé en amont de chaque sortie reliée à un organe fonctionnel de l'avion. Chaque module électronique commandant une sortie comporte des moyens de commutation assurant ou non l'alimentation de la sortie, des moyens d'analyse du courant fourni à cette sortie ainsi que des moyens de traite ment d'informations permettant la commande des moyens de commutation à partir signal de commande engendré en fonction du signal mesuré fourni moyens d'analyse. recours à des moyens de traitement d'informations électroniques permet, une commande extérieure, d'assurer également la fonction de relais, commandant de manière adaptée les moyens de commutation prévus la ligne. modules électroniques de disjonction propres à chaque sortie et intégrant chacun tous les moyens nécessaires à leur fonctionnement propre marchent manière satisfaisante. Toutefois, ceux-ci sont d'un coût unitaire relativement élevé. De plus, la reconfiguration d'un dispositif électronique de disjonction comportant plusieurs modules intégrés de ce type est très coû teuse puisqu'elle nécessite le changement des modules intégrés ne satisfai sant plus spécifications, ou leur reconfiguration spécifique, chaque mo dule devant être reconfiguré individuellement. On conçoit que l'opération de reconfiguration est relativement laborieuse et relativement coûteuse. L'invention a pour but de fournir un dispositif électronique de disjonc tion ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui, en particulier, soit d'un coût réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif électronique de disjonction, du type précité, caractérisé en ce que lesdits moyens de traite ment comportent une unique chaîne de traitement, laquelle chaîne de trai tement comporte au moins un élément de traitement commun à chacune des sorties. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif électroni que de disjonction comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivan tes - la chaîne de traitement comporte un unique organe de calcul adapté pour définir séquentiellement les signaux de commande associés aux orga nes de commutation à partir d'une loi de commande prédéterminée propre à chaque sortie ; - lesdits capteurs sont des capteurs analogiques, reliés à un étage traitement analogique du signal, prévu en amont dudit organe de calcul, quel étage de traitement analogique comporte des moyens de multiplexage des signaux issus des capteurs ; - lesdits moyens de multiplexage sont adaptés pour assurer un multi- plexage temporel des signaux ; - il comporte des moyens de modification de la loi de commande pré déterminée propre à chaque sortie ; - ledit organe de calcul est adapté pour fournir sélectivement à que organe de commutation un signal de commande provoquant un chan gement d'état de l'organe de commutation, lors de la réception d'un signal de pilotage extérieur indépendant du courant fourni à la charge reliée à l'organe de commutation ; - lesdits capteurs comportent des résistances de mesure prévues en aval de chaque sortie ; - il comporte, pour chaque organe de commutation, un circuit limi tation du courant circulant au travers dudit organe de commutation ; - il comporte des moyens de surveillance du courant et de la tension alimentant chaque sortie et des moyens de transmission vers une unité dé portée de traitement des informations issues des moyens de surveillance. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux - sins, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique du dispositif électronique de disjonction selon l'invention ; - la figure 2 est une vue simplifiée du schéma électronique Mo dule de disjonction ; - la figure 3 est un organigramme exposant l'algorithme mis ceuvre au sein dispositif de disjonction selon l'invention ; et - figure 4 est une courbe illustrant la loi de disjonction de chaque module dispositif électronique de la figure 1. dispositif électronique de disjonction représenté sur la figure 1 est destine à être implanté dans un avion. Il est adapté pour assurer la protec tion trente-deux charges distinctes, devant être protégées avec des moyens de disjonction dont les calibres s'échelonnent de 1 à 15 Ampères. La tension d'alimentation de chacune des charges est de 28 Volts en cou rant continu. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le dispositif électronique de disjonction comporte une carte de puissance 12 et une carte logique 14 comportant moyens de commande pour les éléments implantés sur la carte de puissance 12. Plus precisément, la carte de puissance 12 comporte un circuit impri mé sur lequel sont implantés trente-deux modules de disjonction 16 de structure analogue. L'un des modules est représenté schématiquement sur la figure 2. Chaque module comporte un organe de commutation constitué d'un transistor MOSFET canal N. Pour les calibres supérieurs a 10 Ampè res, deux transistors MOSFET sont connectés en parallèle. Les moyens de commutation 18 sont montés dans chaque module de disjonction entre une entrée d'alimentation 20 commune à tous modules et une sortie 22 d'alimentation de la charge associée au module disjonc tion. L'entrée d'alimentation 20 est reliée à un générateur de l'avion fournis sant une tension continue de 28 Volts. Chaque sortie 22 d'un module de disjonction est reliée piste du circuit imprimé à une broche d'un connecteur 24 auquel connectée individuellement chacune des charges à protéger. La borne de commande notée 26 de l'organe de commutation 18 est reliée, pour chaque module de disjonction, à une broche d'un connecteur 26 présentant trente-deux broches. Chaque broche est reliée à connecteur correspondant de la carte logique 14, afin d'assurer la commande indépen dante de l'élément de commutation de chaque module de disjonction 16. En outre, chaque module de disjonction 16 comporte moyens 30 d'analyse courant fourni à la charge connectée en sortie module de disjonction. moyens d'analyse 30 comportent une résistance de mesure 32 connectée entre l'entrée d'alimentation 20 et l'organe de commutation 18. Pour les calibres supérieurs à 10 Ampères, deux résistances sont montées en parallèle. Deux points de mesure 34, 36 sont prévus aux bornes de la résis tance 32. Ces points de mesure sont reliés aux bornes de la résistance 32 par des résistances 34A, 36A. Chaque borne de mesure 34, 36 module de disjonction est reliée par des pistes du circuit imprimé à deux broches d'un connecteur 38 à soixante-quatre broches. Ce connecteur adapté pour assurer la liaison de chaque paire de points de mesure 34, 36 à un connecteur correspondant de la carte logique 14. Pour des raisons de clarté, sur la carte de puissance 12, seul le câ blage module de disjonction 16 aux connecteurs 24, 28 et 38 est repré senté. câblage des autres modules de disjonction est analogue. outre, chaque module de disjonction 16 inclut un circuit de limita tion de courant monté en parallèle sur la résistance de mesure. Ce circuit de limitation de courant comporte un transistor associé à des moyens com mande adaptés pour que, lorsque l'intensité traversant la résistance me sure dépasse le courant maximal supportable par l'organe de commutation, le transistor devienne passant et asservisse le signal de commande l'or gane de commutation à une valeur telle que le courant traversant l'organe de commutation 18 reste en deçà du maximum admissible. En outre, chaque module de disjonction comporte un circuit de sur veillance tension de sortie. La carte logique 14 est formée d'un circuit imprimé sur lequel sont implantés composants adaptés. La carte logique 14 comporte une chaîne de traitement unique 40 pour tous les modules de commutation 16, recevant en entrée, les mesures effectuees par les moyens d'analyse 30 de chaque module et fournissant en sortie signaux de commande des organes de commutation. Ainsi, la carte logique 14 comporte un connecteur d'entrée com portant soixante-quatre broches adaptées pour être connectées fais ceau adapté 44 de soixante-quatre conducteurs au connecteur con necteur d'entrée 42 reçoit les trente-deux signaux de mesure préleves aux bornes résistances de mesure 32 de chacun des modules de disjonc tion. connecteur de sortie 46 est prévu sur la carte logique 14 sortie de la chaine de traitement 40. Ce connecteur 46 comporte trente-deux bro ches reliées par un faisceau de câbles adapté 48 au connecteur 28 de la carte de puissance. Sur chacune des broches du connecteur de sortie 46 est fourni un signal de commande propre à un module de disjonction, ce si- gnal de commande assurant la commande de l'organe de commutation entre son état passant et son état non passant. La chaine de traitement 40 comporte entre le connecteur 42 et connecteur un étage de traitement analogique du signal 50, un étage traitement numérique du signal 51 et un étage 52 de commande des orga nes de commutation 18. Selon l'invention, la chaîne de traitement 40 comporte au moins un élément de traitement commun à chacun des modules de disjonction, c' - à-dire à chacune des sorties du dispositif alimentant une charge protégee par le dispositif électronique de disjonction. Plus précisément, l'étage de traitement analogique 50 comporte des moyens de mise en forme des signaux de mesure des modules de disjonc tion afin d'assurer leur traitement par l'étage logique 51. Ces moyens de mise en forme sont adaptés notamment pour assurer le multiplexage tempo rel et l'amplification des signaux de mesure. A cet effet, l'étage analogique 50 comporte quatre blocs de traitement analogues 50A, 50B, 50C, 50D associés chacun à huit signaux de mesure issus des modules de disjonction 16. Chaque bloc 50A à 50D comporte deux multiplexeurs analogiques identiques 54 reliés chacun à huit broches du connecteur 42, afin de recevoir chacun quatre signaux de mesure. que multiplexeur analogique 54 est associé à une unité de commande reliée pour son pilotage à l'étage logique 51. Les multiplexeurs analogiques 54 sont adaptés pour assurer chacun un multiplexage 8 vers 2. Ils compor tent ainsi chacun deux sorties. Les sorties des multiplexeurs sont d'un même bloc connectées deux à deux en parallèle. Les sorties des multiplexeurs sont reliées à un circuit soustracteur 58, formé à partir d'un amplificateur opéra tionnel. La sortie du circuit soustracteur 58 est relié à deux étages d'amplifi cation successifs 60, 62 adaptés pour une remise à l'échelle des signaux analogiques obtenus. En particulier, la tension est amplifiée de manière adaptée, afin d'être comprise dans la plage de 0 à 5 Volts, la plage de ten sions pouvant être traitée par l'étage logique 51. L'étage logique 51 comporte un unique micro-contrôleur 70 assurant séquentiellement traitement numérique des informations obtenues en sor tie des blocs à 50D. Ce micro-contrôleur comporte un convertisseur analogiquelnumerique intégré permettant de convertir sous forme numérique les informations analogiques reçues en sortie des blocs 50A à En outre, le micro-contrôleur incorpore 70 une interface communi cation avec un bus de transfert de données, à savoir un bus type CAN. Ainsi, le micro-contrôleur 70 est relié à un connecteur 72 dispose sur la carte logique assurant le transfert de données entre le micro-controleur et une unité de traitement d'informations éloignée connectée à un installé dans l'avion. En particulier, cette interface permet la programmation du mi cro-contrôleur, la modification des programmes qu'il met ceuvre et la commande directe de chaque organe de commutation 18 afin chaque module de disjonction puisse exercer une fonction de relais. Pour son fonctionnement, le micro-contrôleur 70 est associe à deux mémoires 74 de type EPROM chacune ainsi qu'à deux mémoires de type RAM. Enfin, le micro-contrôleur est relié à une mémoire 78 type E2PROM. Cette mémoire E2PROM permet la sauvegarde régulière l'état du dispositif électronique de disjonction, permettant en cas d'interruption de l'alimentation que le dispositif électronique de disjonction soit dans un état identique à celui constaté avant l'interruption d'alimentation. Trente-deux sorties du micro-contrôleur 70 sont reliées individuellement à trente-deux modules élémentaires de commande 80 intégrés dans l'étage de commande 52. Ces blocs élémentaires de commande 80 sont chacun adaptés pour fournir un signal de commande propre à assurer un changement d'état de l'élément de commutation associé 18, en fonction d'un signal de pilotage produit par le micro-contrôleur 70. Les sorties de chaque bloc élémentaire de commande 80 sont reliées à une broche du connecteur 46. De plus, trois alimentations 90, 92, 94 distinctes sont prévues. Cha que alimentation est formée par un convertisseur au courant continu/courant continu miniature. L'alimentation 90 est une alimentation + 5 Volts référencée à 0 Volts utilisée pour alimenter les amplificateurs opérationnels et le micro-controleur 70. L'alimentation 92 est une alimentation + 5 Volts référencée à 28 Volts. La tension fournie est utilisée pour alimenter les multiplexeurs 54, ces multi- plexeurs étant référencés à la tension d'alimentation de la carte de puis sance 12. Enfin, l'alimentation 94. est une alimentation + 12 volts référencée à 28 Volts. Celle-ci est utilisée pour piloter la grille des organes de commuta tion modules de disjonction 16. dispositif de disjonction fonctionne de la manière suivante. signaux de mesure, prélevés aux bornes de la résistance de me sure sont appliqués en permanence aux entrées des multiplexeurs 54. Sous commande du micro-contrôleur 70, les multiplexeurs sont comman dés afin d'assurer pour chaque bloc 50A à 50D seulement la transmission d'un seul signal de mesure vers le circuit soustracteur 58 associé aux multi- plexeurs. Ainsi, le micro-contrôleur 70 reçoit successivement pour chaque bloc 50A à , huit signaux de mesure correspondant aux blocs de disjonction associes. micro-contrôleur 70 traite séquentiellement chacun de ces signaux de mesure suivant un organigramme qui sera décrit ultérieurement en réfé rence à la figure 3. Ce micro-contrôleur adresse des signaux de pilotage aux organes élémentaires 80 qui commandent en réponse l'organe de commu tation de chacun des modules de disjonctions. L'organigramme du programme mis en oeuvre par le micro-contrôleur 70 va maintenant être décrit en regard de la figure 3. Le micro-contrôleur 70 effectue un traitement séquentiel de chacun des signaux de mesure, l'ensemble des signaux de mesure étant traité tou tes les 10 ms. Ainsi, l'algorithme décrit sur la figure 3 est remis en oeuvre toutes les 10 ms. Comme illustré sur cette figure, l'algorithme comporte une boucle ef fectuée sur l'ensemble des modules de disjonction 16, afin d'assurer le trai tement successif de chacun d'eux. Ainsi, pour chaque module de disjonction, une étape initiale de lecture 202 de la valeur de la tension aux bornes de la résistance de mesure 32 est mise en oeuvre. A partir du signal de mesure, une étape 204 de calcul d'une de disjonction associée est effectuée à partir d'une loi de disjonction prédeter- minée propre au module de disjonction considéré. Ainsi, 32 lois de disjonc tions sont mémorisées dans les mémoires de la carte logique 14. Ces lois de disjonction peuvent être modifiées à partir du réseau CAN pour reconfigurer le dispositif de disjonction afin de satisfaire d'éventuels nouveaux besoins. A l'issue ce calcul, en fonction du courant mesuré dans la résistance et en correlation avec la loi de disjonction, un ordre de disjonction est élabore. exemple de la loi de disjonction utilisée pour la protection d'une charge illustré sur la figure 4. Elle reprend une loi de type 12t, où I l'intensité fournie à la charge et t est le temps. Sur cette figure, le temps représenté en abscisse, avec une échelle logarithmique alors que le courant relatif (courant/calibre nominal du disjoncteur) est représenté en ordonnée. Cette courbe comporte trois zones pas de disjonction, disjonction sûre, et - : disjonction possible (zone d'incertitude résultant de l'impréci sion mesure de courant). l'étape 206, un test de boucle est effectué afin de balayer l'ensemble des modules de disjonction 16. l'étape suivante 208, est effectué le traitement de combinaison des ordres disjonction issus du traitement 204 avec des ordres de commande reçus le microprocesseur 70 depuis le réseau CAN de l'avion. Ces or dres de commande reçus permettent de provoquer volontairement le chan gement d'état de l'organe de commutation d'un ou plusieurs modules de disjonction, permettant ainsi que chaque module de disjonction exerce une fonction de relais. Comme connu en soi, le microprocesseur 70 adresse au bloc elé- mentaire de commande 80 une information de pilotage permettant d'assurer que l'organe de commutation du modules de disjonction associé soit ou passant. Le bloc élémentaire de commande assure ainsi une commande adaptée de l'organe de commutation pour placer celui-ci dans l'état souhai té. comprend ainsi que, lors de la mise en oeuvre de l'algorithme dé crit sur figure 3, chacun des modules de disjonction assure d'une part une fonction disjoncteur et d'autre part une fonction de relais. L'effacement des ordres de disjonction élaborés en 204 est obtenu par la reception d'un ordre de commande à circuit ouvert puis circuit fermé. dernière étape 210 consiste en la surveillance du bon fonctionne ment dispositif 10 avec les charges qui y sont connectées. En particulier une surveillance de la tension et du courant (intensité) de la sortie de cha que module de disjonction est assurée. Une absence de tension signifie panne interne du dispositif, tandis qu'une absence de courant signifie panne une mauvaise connexion de la charge. La surveillance de courant consiste la comparaison de la valeur d'intensité relevée à un seuil pré déterminé. Le seuil de courant en deçà duquel un défaut est détecté est programmable pour chaque voie au travers du réseau CAN. L'ensemble des informations issues de ce traitement est alors trans mis au travers du réseau CAN. disponibilité de ces informations au travers d'une interface réseau unifiée type CAN présente un avantage considérable aussi bien par rap port aux composants électromécaniques qu'aux composants électroniques de l'état de la technique qui ne disposent d'aucun moyen standardisé et uni fié de communication. De plus, l'utilisation de certains éléments communs pour l'ensemble des modules de disjonction réduit considérablement le prix, l'encombrement et la complexité du dispositif de disjonction. Enfin, la possibilité de modifier au travers du réseau CAN, pour - cun des modules de disjonction, la loi de disjonction utilisée à l'étape permet une reconfiguration aisée du dispositif de disjonction, Dans le mode de réalisation décrit ' ', le capteur du courant fourni à la charge comporte une résistance de mesure. En variante, ce capteur com porte un transformateur de courant ou sonde à effet hall. REVENDICATIONS 1.- Dispositif électronique 0) de disjonction, comportant au moins deux sorties (22) adaptées pour etre connectées à des charges, chaque sortie (22) étant associée à un organe propre de commutation (18) adapté pour assurer l'alimentation de la sortie associée (22) en fonction d'un signal de commande, et des moyens (14) de commande desdits organes de com mutation (18) comportant, pour chaque sortie (22), un capteur (30) du cou rant fourni à la charge et des moyens de traitement adaptés pour fournir, pour chaque organe de commutation (18), ledit signal de commande en fonction du courant fourni à la charge, caractérisé en ce que lesdits moyens de traitement comportent une unique chaîne de traitement (40), laquelle chaîne de traitement (40) comporte au moins un élément (70) de traitement commun à chacune des sorties (22). 2.- Dispositif électronique de disjonction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne traitement (40) comporte un unique or gane de calcul (70) adapté pour définir séquentiellement les signaux de commande associés aux organes de commutation (18) à partir d'une loi de commande prédéterminée propre à chaque sortie. 3.- Dispositif électronique (1 de disjonction selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits capteurs (30) sont des capteurs analogiques, reliés à un étage (50) de traitement analogique du signal, prévu en amont dudit organe de calcul (70), lequel etage de traitement analogique (50) com porte des moyens de multiplexage signaux issus des capteurs (30). 4.- Dispositif électronique (1 disjonction selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de multiplexage (30) sont adaptés pour assurer un multiplexage temporel signaux. 5.- Dispositif électronique 0) disjonction selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caracterisé en ce qu'il comporte des moyens (70, 72) de modification de la loi de commande prédéterminée propre à chaque sortie. 6.- Dispositif électronique 0) de disjonction selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caracterisé en ce que ledit organe de calcul (70) est adapté pour fournir sélectivement à chaque organe de commutation (18) un signal de commande provoquant un changement d'état de l'organe commutation (18), lors de la réception d'un signal de pilotage extérieur inde- pendant du courant fourni à la charge reliée à l'organe de commutation (18). 7 - Dispositif électronique (10) de disjonction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits capteurs (30) comportent des résistances de mesure (32) prévues en aval de chaque sor tie. 8.- Dispositif électronique (10) de disjonction selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, pour cha- organe de commutation (18), un circuit de limitation du courant circulant au travers dudit organe de commutation (18). 9.- Dispositif électronique (10) de disjonction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de surveillance du courant et de la tension alimentant chaque sortie et des moyens de transmission vers une unité déportée de traitement des informations issues des moyens de surveillance.