Brevet FR2854727A3 — publié le 20041112

FR 2854727 A3 20041112 FR 0305595 A 20030507 Commande monostable pour relais bistable Cette invention concerne un circuit logique de commande monostable à accumulation d'énergie destiné à simplifier la commande des relais bistables. Les relais sont utilisés dans un grand nombre d'applications électriques et électroniques et permettent de fermer ou d'ouvrir un contact en gardant une isolation galvanique entre la commande et ce contact. Les relais de type monostable sont simples à commander mais nécessitent un courant de maintien permanent important pour rester dans leur état instable. Les relais de type bistable ne nécessitent pas de courant de maintien dans leurs états de stabilité mais le courant de commande par impulsion d'un état à un autre est suffisamment élevé pour être incompatible avec la sortance de certains circuits intégrés. De plus, il est nécessaire d'utiliser une logique de commande produisant une impulsion de courant si l'on veut bénéficier du caractère bistable du relais. L'invention consiste en une commande monostable pour relais bistable qui permet de considérer ce relais bistable comme un relais monostable tout en conservant l'avantage d'une faible consommation une fois la commutation faite et tout en abaissant de façon très importante le courant nécessaire aux changements d'état. La caractéristique principale de l'invention est de stocker l'énergie nécessaire au retour à un état donné du relais bistable dans un condensateur nommé par la suite Coff . Cet état donné est l'état de stabilité du couple commande monostable+ relais bistable. Une caractéristique secondaire est de stocker l'énergie nécessaire au passage au deuxième état du relais bistable dans un deuxième condensateur Con . Cet état est l'état instable du couple commande monostable + relais bistable. Une variante consistant à stocker cette énergie dans le condensateur Coff qui est alors dimensionné pour les deux commutations. La commande ainsi constituée permet la charge à partir de la tension qui lui est appliquée des condensateurs Con et Coff. Une logique intégrée surveille la tension Coff et déclenche une impulsion de passage à l'état instable dès que la tension sur Coff permet de garantir que l'énergie stockée est suffisante pour le retour ultérieur à l'état de stabilité. Une fois dans l'état instable, la logique de contrôle surveille la tension appliquée à la commande pour détecter un seuil de retour à l'état stable. Dès que ce seuil est franchi, cette logique déclenche une impulsion de retour à l'état stable. Cette commande monostable pour relais bistable peut être intégrée dans un support de relais bistable permettant ainsi de remplacer un relais monostable qui consomme à l'état actif, par un support commande monostable + relais bistable qui consomme très peu. La planche 1 présente le schéma fonctionnel d'une réalisation de l'invention. La commande pour relais bistable est alimentée par une tension Vin relative à la masse. Cette commande alimente les bobines Kl-A et KI-B d'un relais bistable de temps de commutation tc. Lorsque l'utilisateur présente une tension Vin positive, les condensateurs Con et Coff se chargent au travers des résistances Ron et Roff. Lorsque la tension Vcoff devient supérieure à un seuil Vcoffh sous l'effet de Vin, la logique de contrôle déclenche un courant positif pendant tc sur commande ON . Ce courant passant dans R7 commute le transistor Ton et donc alimente la bobine Kl-A pendant le temps tc avec pour effet de commuter le relais dans un état que nous appellerons ON . Une fois ce temps tc écoulé, la logique maintient un courant nul sur les sorties Commande On et Commande Off .Si la commande Vin reste positive supérieure à un seuil Vinh, le condensateur Con se recharge jusqu'à atteindre une charge maximale. La consommation de l'ensemble commande monostable + relais est alors minimale pour l'état ON . Une première façon de sortir de cet état est que la commande Vin passe en dessous d'un seuil Vinl . Alors, la logique de contrôle déclenche une impulsion de courant de durée tc sur la sortie Commande OFF . Ce courant passe dans R8 et commute le transistor Toff et donc alimente la bobine Kl-B pendant la durée tc avec pour effet de commuter le relais dans l'état OFF. Une deuxième façon de sortir de l'état ON est de faire descendre suffisamment lentement la tension Vin pour que la tension Vcoff atteigne un seuil Vcoffl par autodécharge.Dès ce seuil atteint, la logique de contrôle se comporte comme si une tension Vin inférieure à Vinl avait été détectée. L'ensemble commande monostable + relais bistable est alors revenu à l'état initial que nous appellerons OFF . Cet état initial constitue l'état de stabilité de l'ensemble commande + relais bistable. Les diodes D4 et D5 permettent d'éviter la répartition des charges de l'un quelconque des deux condensateurs vers l'autre et évitent également la décharge de Coff lorsque la tension Vin est basse. Les diodes DON et DOFF sont des diodes dites de roue libre destinées à éviter une surtension lors de la rupture de courant dans les bobines de relais. Ce type de commande pour relais bistable peut être utilisée dans toutes les applications pour lesquelles soit le courant instantané disponible est très faible comparé à ce qui est nécessaire pour commander une bobine de relais, par exemple la détection de lumière par cellules photo électrique, les isolateurs de court circuit, les interface avec des capteurs, le contrôle-commande en général en remplacement d'optocoupleurs soit l'énergie est limitée comme par exemple pour les applications solaires, ou à piles. Revendications 1) Commande monostable pour relais bistable caractérisée par le fait qu'elle intègre une réserve d'énergie mesurée et contrôlée par une logique de contrôle. Cette réserve d'énergie est destinée à commuter le relais bistable dans l'un de ses deux états que nous appellerons état OFF du couple commande + relais bistable. Une caractéristique électrique liée à la quantité d'énergie stockée dans cette réserve d'énergie est mesurée par la logique de contrôle. Tant que la relation entre cette caractéristique électrique et l'énergie stockée indique une énergie insuffisante pour commuter le relais dans l'état OFF, la logique de contrôle ne prend pas en compte la commande du relais dans son deuxième état que nous appellerons état ON .Dès que l'énergie stockée est suffisante, la logique de contrôle peut prendre en compte une commande vers l' état ON et déclencher une impulsion de commande vers l'état ON. 2) Commande monostable pour relais bistable selon la revendication (1) caractérisée en ce que la réserve d'énergie est constituée d'un ou plusieurs condensateurs. 3) Commande monostable pour relais selon la revendication (1) caractérisée par le fait que l'énergie nécessaire à la commutation vers l'état ON est stockée dans un condensateur et libérée lorsque la charge est suffisante pour commuter le relais. 4) Commande monostable pour relais bistable selon les revendications (1) ou (2) ou (3) caractérisée par le fait que le courant de charge du ou des condensateurs est limité par une résistance. 5) Commande monostable pour relais bistable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait qu'elle est intégrée à un support de relais bistable. 6) Commande monostable pour relais bistable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la logique de contrôle opère un filtrage sur la commande.