Brevet FR2828026A1 — publié le 20030131

La présente invention concerne une unité électronique de contrôle pour installation de distribution de fluide, avec pompe entraînée par un moteur électrique. Cette unité électronique s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, au contrôle des installations de distribution de carburants liquides, tels que gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou autre hydrocarbures, notamment pour véhicules, ces installations étant rencontrées en particulier dans des stations-service. Pour des raisons évidentes de sécurité, et afin de se conformer à la réglementation en vigueur, les installations de distribution de carburant liquide, en particulier de gaz de pétrole liquéfié (produit très explosif), possédant une pompe entraînée par un moteur électrique, doivent être protégées électriquement : leur mise en fonctionnement doit être empêchée, ou leur fonctionnement doit être automatiquement arrêté, en cas de détection d'un défaut dans le circuit d'alimentation électrique du moteur d'entraînement de la pompe, ou dans ce moteur lui-même. Les situations nécessitant une mise en sécurité sont, par exemple, un déséquilibre entre les phases d'alimentation du moteur électrique, qui est habituellement un moteur asynchrone triphasé, ou bien un échauffement de ce moteur en cas de serrage de la pompe, notamment lors du passage d'impuretés. Dans le domaine d'application concerné, il existe déjà des systèmes de protection électromécaniques, qui comprennent des contacteurs avec relais électromécaniques, et des bilames. De tels systèmes ne sont pas utilisables dans des zones à risque, sauf s'ils sont placés dans une enveloppe antidéflagrante qui reste relativement coûteuse ; en effet, des arcs électriques et des étincelles surviennent dans ces systèmes à composants électromécaniques. Si les systèmes de protection sont réalisés sans enveloppe antidéflagrante, ils doivent être placés à distance des points de stockage et de distribution du carburant, ce qui impose d'autres contraintes. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une solution particulièrement économique et adaptée, supprimant les arcs électriques ou étincelles et leurs conséquences, et rendant ainsi inutile le recours à une enveloppe antidéflagrante, ceci sans imposer des contraintes de distance, la solution proposée assurant néanmoins une sécurité électrique maximale pour les installations du genre concerné. A cet effet, l'invention a pour objet une unité électronique de contrôle pour installation de distribution de fluide, avec pompe entraînée par un moteur électrique, cette unité électronique de contrôle comprenant essentiellement, en combinaison : - sur chacune des phases d'alimentation du moteur électrique d'entraînement de la pompe, un capteur de courant sensible au champ électromagnétique engendré par le passage du courant dans cette phase ; - des moyens d'écrêtage des pics de courant, reliés aux sorties respectives des différents capteurs de courant ; - un ensemble de comparateurs, recevant les signaux issus des moyens d'écrêtage, ainsi qu'une tension de référence ; - un circuit logique de commande, recevant les signaux de sortie des comparateurs, et commandant au moins un relais intervenant dans le processus d'arrêt du moteur électrique précité et/ou de coupure générale d'alimentation de f installation concernée. Les capteurs de courant, sensibles aux champs électromagnétiques engendrés par le passage du courant dans les phases d'alimentation du moteur électrique, sont par exemple des capteurs à effet Hall. Ces capteurs délivrent des tensions proportionnelles aux intensités mesurées dans les phases respectives d'alimentation du moteur, et les moyens d'écrêtage mettent en forme ces tensions, en supprimant les pics qui se produisent au démarrage du moteur, pics qui ne doivent pas être pris en compte dans le processus de contrôle. Ces tensions sont comparées entre elles et à une tension de référence, de préférence réglable suivant la puissance du moteur électrique, par des moyens de réglage appropriés, du genre potentiomètre. Si le seuil de référence est dépassé sur l'une des phases, pendant le fonctionnement du moteur, cela aura pour effet de couper l'alimentation générale de l'installation, par exemple par l'intermédiaire d'un déclencheur avec bobine à émission. On obtient ainsi un dispositif de contrôle adapté, de sensibilité convenable, mais ne nécessitant pas d'enveloppe antidéflagrante, donc pouvant se contenter d'une enveloppe du type à sécurité augmentée , beaucoup moins coûteuse, sans qu'il soit nécessaire de placer ce dispositif à distance des points de stockage et de distribution. Ainsi, le dispositif peut être placé directement sur une borne de distribution de carburant, tel que gaz de pétrole liquéfié, et dans l'ensemble la solution proposée par l'invention est particulièrement simple et économique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de cette unité électronique de contrôle pour installation de distribution de fluide : Figure 1 est une vue d'ensemble, très schématique, d'une installation de distribution de carburant équipée de l'unité de contrôle conforme à la présente invention ; Figure 2 est un schéma électrique détaillé de cette unité de contrôle ; Figure 3 est un organigramme du fonctionnement de l'installation. Comme le montre la figure 1, l'invention s'intéresse notamment à une installation de distribution de gaz de pétrole liquéfié (GPL), telle que rencontrée dans les stations-service qui distribuent ce genre de carburant pour les véhicules automobiles. De façon généralement connue, l'installation comprend une cuve 2 de stockage du gaz de pétrole liquéfié, reliée à l'entrée 3 d'une pompe 4 entraînée par un moteur électrique asynchrone triphasé 5. La sortie 6 de la pompe 4 est raccordée, par un conduit 7, à une borne de distribution 8, pourvue d'un tuyau flexible de distribution 9 alimentant un pistolet de remplissage 10, la borne de distribution 8 comportant une armoire électrique intégrée. Du point de vue électrique, l'installation considérée comporte une alimentation générale 10, sur laquelle est intercalé un disjoncteur principal 11 auquel est associé un déclencheur avec bobine à émission 12. Une alarme 13 est aussi prévue, ainsi qu'un autre disjoncteur 14 placé sur une sortie d'alimentation 15. La figure 1 indique aussi sommairement les liaisons électriques, incluant notamment un câble 16 d'alimentation du moteur électrique 5 d'entraînement de la pompe 4. Comme représenté, la borne de distribution 8 peut encore être reliée, par une ligne de transmission 17, à un pupitre informatique 18 de gestion de l'installation. Sur la borne de distribution 8 est montée une unité électronique de contrôle, indiquée en 19, dont le détail est représenté sur la figure 2. Cette unité électronique 19 sert principalement à surveiller l'alimentation électrique du moteur 5 d'entraînement de la pompe 4, avec contrôle permanent des trois phases, en détectant les éventuels défauts électriques et en provoquant alors la mise en sécurité de l'installation. L'unité électrique de contrôle 19 comprend une alimentation 20 avec transformateur 21, redresseur à diodes 22 et condensateurs de filtrage et lissage 23. Elle comporte aussi d'autres circuits 24 d'alimentation des composants, ici non détaillés. Un ensemble 25 de trois capteurs à effet Hall 26 est prévu, pour mesurer les intensités des courants électriques parcourant respectivement les trois phases P1, P2 et P3 d'alimentation (par le câble 16 - cf. figure 1) du moteur électrique 5 d'entraînement de la pompe 4 ; Les sorties respectives 27 des trois capteurs de courant 26 sont reliées à un ensemble 28 de trois circuits 29 à contre-réaction, avec diodes antiretour de décharge 30, qui servent à écrêter les pics de courant, tels qu'ils se présentent au démarrage du moteur électrique 5. Les sorties des circuits 29, qui délivrent des tensions représentatives des intensités mesurées par les trois capteurs de courant 26, sont reliées à un ensemble 31 de comparateurs 32, qui reçoivent aussi une tension de référence V réglable par un potentiomètre 33, suivant la puissance du moteur électrique 5 entraînant la pompe 4. Les sorties des comparateurs 32 sont reliées à un circuit logique de commande 34, avec transistor de sortie 35 commandant un premier relais 36, par l'intermédiaire duquel l'alimentation du moteur électrique 5 et/ou de toute l'installation peut être coupée, de préférence au niveau du disjoncteur principal 11, en cas de détection d'une anomalie électrique. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, l'unité électronique de contrôle 19 regroupe encore d'autres circuits, et en particulier, elle comprend aussi un premier circuit de temporisation 37 et un second circuit de temporisation 38, intervenant dans des procédures de sécurité de l'installation concernée. Le premier circuit de temporisation 37 s'enclenche dès le décrochage du pistolet de remplissage 10, ce décrochage s'accompagnant du démarrage du moteur électrique 5 d'entraînement de la pompe 4, afin de mettre le gaz de pétrole liquéfié en pression dans le conduit 7 menant à la borne de distribution 8. Dans le délai préréglé, par exemple de trente secondes, défini par le premier circuit de temporisation 37, le pistolet 10 doit être placé sur la coupelle du réservoir de gaz de pétrole liquéfié du véhicule à alimenter. L'appui sur un bouton de la borne de distribution 8, appelé bouton homme mort zu autorise alors la distribution du carburant. L'appui sur le bouton homme mort , maintenant celui-ci enfoncé, enclenche le second circuit de temporisation 38 et ouvre des électrovannes (non représentées) pour permettre la distribution effective du gaz de pétrole liquéfié. Tout relâchement du bouton homme mort interrompt automatiquement le remplissage. Si ledit bouton n'est pas alors de nouveau actionné dans le temps, par exemple de quinze secondes, défini par le second circuit de temporisation 38, l'installation se met en sécurité. Cette temporisation permet aussi d'arrêter le moteur 5 et la pompe 4, en fin de remplissage. Les deux circuits de temporisation 37 et 38 sont associés à des relais 39 et 40, appartenant à un ensemble de relais 41 incluant aussi le premier relais 36 précité. Un sélecteur inverseur 42 permet de faire intervenir au choix les deux circuits de temporisation 37 ou 38, ou l'un seulement de ces circuits. L'organigramme de la figure 3 illustre le fonctionnement général de l'installation, y compris ses systèmes de sécurité précédemment décrits. Ce fonctionnement peut être encore amélioré, en ce qui concerne la sécurité, par un auto-contrôle de l'unité électronique 19. Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, tous les composants de l'unité électronique 19 sont avantageusement regroupés sur une même carte , laquelle porte encore des fusibles de protection et des connecteurs d'entrée/sortie évidemment nécessaires, qui n'ont pas été détaillés dans la description précédente. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette unité électronique de contrôle pour installation de distribution de fluide qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : - en remplaçant les composants des circuits décrits par tous équivalents, par exemple en utilisant d'autres types de capteurs de courant, toujours sensibles au champ électromagnétique ; - en adaptant l'unité électronique de contrôle, en fonction du type et du nombre de phases du moteur électrique d'entraînement de la pompe ; - en destinant cette unité électronique au contrôle d'installations pouvant distribuer tous types de carburants liquides, ou autres fluides pouvant présenter un risque, ces installations pouvant être non seulement des installations de stations-service, mais aussi des installations privatives. REVENDICATIONS 1-Unité électronique de contrôle (19) pour installation de distribution de fluide, avec pompe (4) entraînée par un moteur électrique (5), caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison : - sur chacune des phases (P1, P2, P3) d'alimentation du moteur électrique (5) d'entraînement de la pompe (4), un capteur de courant (26) sensible au champ électromagnétique engendré par le passage du courant dans cette phase ; - des moyens d'écrêtage (29,30) des pics de courant, reliés aux sorties respectives (27) des différents capteurs de courant (26) ; - un ensemble (31) de comparateurs (32), recevant les signaux issus des moyens d'écrêtage (29,30), ainsi qu'une tension de référence (V) ; - un circuit logique (34) de commande, recevant les signaux de sortie des comparateurs (32), et commandant au moins un relais (36) intervenant dans un processus d'arrêt du moteur électrique (5) précité et/ou de coupure générale d'alimentation de l'installation concernée. 2-Unité électronique (19) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les capteurs de courant, sensibles aux champs électromagnétiques engendrés par le passage du courant dans les phases (P1, P2, P3) d'alimentation du moteur électrique (5), sont des capteurs à effet Hall (26). 3-Unité électronique (19) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la tension de référence (V), reçue par les comparateurs (32), est une tension réglable, suivant la puissance du moteur électrique (5), par des moyens de réglage du genre potentiomètre (33). 4-Unité électronique (19) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par son application à une installation de distribution de carburant liquide, tel que gaz de pétrole liquéfié (GPL). 5 - Unité électronique (19) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle est placée sur une borne de distribution (8) de carburant de l'installation concernée. 6-Unité électronique (19) selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comprend encore des circuits de temporisation (37, 38), intervenant dans des procédures automatiques de sécurité de l'installation concemée. 7 - Unité électronique (19) selon l'ensemble des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que ses circuits de temporisation comprennent un premier circuit de temporisation (37), s'enclenchant dès le décrochage du pistolet de remplissage (10) de la borne de distribution (8), et un second circuit de temporisation (38), enclenché par l'appui sur un bouton homme mort de la borne de distribution (8). 8 - Unité électronique (19) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle commande, par l'intermédiaire d'au moins un relais (36,39, 40), le disjoncteur général (11) de l'installation de distribution de carburant liquide.