Brevet FR2966270A1 — publié le 20120420

DETECTEUR AUTONOME DECLENCHEUR La présente invention concerne un détecteur autonome déclencheur. Elle s'applique, en particulier à la détection d'un risque, par exemple la détection d'une fumée et au déclenchement de la fermeture d'une porte coupe-feu. Les déclencheurs de fermeture de porte sont basés sur l'utilisation d'un électro-aimant qui, en l'absence de tension entre ses bornes, perd son aimantation et relâche une pièce magnétique liée à une porte, un ressort la rappelant alors vers la position fermée. Cependant, de nouvelles normes sont entrées en vigueur. La principale contrainte normative concerne la tension de sortie. On donne, ci-dessous, un extrait de la norme NF S 61-961 de septembre 2007 : « La ligne de télécommande doit être à rupture de courant. La tension en courant continu fournie aux organes asservis en sortie du Détecteur Autonome Déclencheur (D.A.D.) doit être soit de 24 V ± 10 %, soit de 48 V ± 10 %. » Cette contrainte doit être respectée en permanence et, en cas d'alimentation sur batterie pendant quatre heures après l'arrêt de l'alimentation de la batterie par le secteur. Pour respecter cette norme, l'homme du métier serait incité à sur-dimensionner un transformateur d'entrée en prévoyant un dissipateur de chaleur possédant une grande capacité de dissipation. II en résulterait un dispositif onéreux et de faible efficacité, au moins énergétique. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de détection et de déclenchement, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation électrique et un circuit de commande et de régulation d'une tension appliquée à un actionneur, ledit circuit étant alimenté par l'alimentation électrique et comportant un premier transistor monté en émetteur suiveur, - dont la tension de la base est commandée en fonction du signal d'un détecteur adapté à détecter une valeur d'une grandeur physique, dont la tension de l'émetteur est proportionnelle à la tension de commande appliquée à l'actionneur et dont la tension au collecteur commande la tension appliquée audit actionneur. Grâce à ces dispositions, en fonctionnement normal, le premier transistor est saturé et provoque la mise sous tension de l'actionneur. Lorsque la tension de l'émetteur, qui est proportionnelle à la tension de commande de l'actionneur est égale à la tension de la base (à une tension constante près, typiquement de 0,7 Volt), la conduction du premier transistor est stabilisée. La tension de commande de l'actionneur est ainsi asservie et respecte les contraintes qui lui sont imposées par la norme. On évite ainsi un système de régulation auxiliaire onéreux et coûteux en termes de consommation électrique. Selon des caractéristiques particulières, ledit premier transistor est saturé lorsqu'une tension est appliquée à l'actionneur. La saturation du premier transistor améliore l'asservissement de la tension de commande de l'actionneur du fait que la tension entre la base et l'émetteur est constante. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte un deuxième transistor qui fournit la tension appliquée à l'actionneur, deuxième transistor dont la conduction est commandée par la tension au collecteur du premier transistor. Le coût de revient du dispositif est ainsi très faible. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte un troisième transistor adapté à limiter le courant circulant dans le deuxième transistor. Le deuxième transistor et l'actionneur sont ainsi protégés, ainsi que l'alimentation électrique. Selon des caractéristiques particulières, l'émetteur et la base du troisième transistor sont reliés par au moins une résistance parcourue par une partie du courant circulant dans le deuxième transistor. La conduction du troisième transistor est ainsi asservie au courant traversant le deuxième transistor. Selon des caractéristiques particulières, la conduction du deuxième transistor est commandée par une tension centrale d'un premier pont diviseur dont une extrémité est reliée au collecteur du premier transistor et dont l'autre extrémité est reliée à la tension de sortie de l'alimentation électrique. On obtient ainsi un moyen très simple et de faible coût pour commander la conduction du deuxième transistor. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte un condensateur dont les bornes sont reliées à la tension de sortie de l'alimentation électrique et à la tension centrale du premier pont diviseur. La remontée du potentiel de la grille de commande du deuxième transistor s'effectue ainsi de façon progressive, lors de la commande de changement d'état, notamment lors de la détection de la grandeur physique prédéterminée par le détecteur, typiquement en cas de détection d'incendie, de fumée ou de gaz. Le deuxième transistor se bloque donc de façon progressive, ce qui induit une chute de tension retardée sur la ligne de télécommande, et limite donc l'apparition des surtensions parasites causées par la self-induction d'éventuels électro-aimants de l'actionneur. Cette précaution évite l'usage des diodes dites « de roue-libre » au niveau de chaque électro-aimant raccordé, ce qui simplifie les opérations de montage et de raccordement du système, et sécurise son fonctionnement. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte un deuxième pont diviseur dont la tension centrale est reliée à l'émetteur du premier transistor et dont les extrémités sont reliées aux bornes de l'actionneur. On obtient ainsi une mesure simple et peu onéreuse pour contrôler le premier transistor en fonction de la tension aux bornes de l'actionneur. Selon des caractéristiques particulières, ledit actionneur fonctionne par manque ou rupture de tension. Selon des caractéristiques particulières, ledit actionneur retient une porte coupe-feu ou un exutoire de fumée. La présente invention s'applique ainsi à ces applications de sécurité des bâtiments. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente, schématiquement, un schéma-bloc d'un détecteur autonome déclencheur objet de la présente invention, - la figure 2 représente, sous forme d'un schéma électronique, un circuit de commande et de régulation incorporé dans le détecteur illustré en figure 1, - la figure 3 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes de commande et de régulation mises en ceuvre par le circuit illustré en figure 2 et - la figure 4 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en ceuvre par une unité centrale illustrée en figure 1. On observe, en figure 1, que le détecteur autonome déclencheur objet de la présente invention comporte, autour d'une unité centrale 105, un convertisseur de tension 110, un chargeur de batterie 115, des batteries 120, une interface homme-machine 125, un circuit de commande et de régulation 130 relié à des organes asservis, ou actionneurs, 135, une sortie de report d'alarme 140 reliée à des systèmes externes 145, un boîtier de commande manuelle 150, au moins un détecteur automatique 155 et une entrée de réarmement 160. L'unité centrale 105 est de type connu, généralement de type microprocesseur ou microcontrôleur. Une partie de son fonctionnement est décrit en regard des figures 2 à 4. Le convertisseur de tension 110 est, préférentiellement, une alimentation à découpage qui reçoit le courant du secteur (par exemple sous 230 Volts en Europe) et fournit une tension continue au chargeur de batterie 115, préférentiellement supérieure à 27,2 Volts pour des batteries 120 délivrant une tension de 24 Volts. Le chargeur de batterie 115 effectue une limitation du courant délivré aux batteries 120, de manière connue. L'interface homme-machine 125 est, par exemple, constituée d'au moins un bouton de commande et d'au moins un voyant. Avec ces moyens, l'utilisateur peut interroger l'unité centrale 105 et obtenir, en réponse une information représentant l'état du détecteur autonome. Le circuit de commande et de régulation 130 est illustré en figure 2. II commande les organes asservis 135. Les organes asservis, ou actionneurs, 135 sont à manque de tension, c'est à dire qu'ils sont maintenus en état de veille par la présence de la tension, et sont libérés en cas d'absence de tension (sécurité positive). Les organes asservis sont, typiquement, des portes coupe-feu maintenues ouvertes par un électroaimant à manque, ou rupture, de tension, ou des exutoires de fumée dans des cages d'escalier. La sortie de report d'alarme 140 reliée aux systèmes externes 145 permet de transmettre un signal représentant une alarme, en fonction de l'état de chaque détecteur automatique 155 ou de celui du détecteur autonome objet de la présente invention. Le boîtier de commande manuelle 150 permet à un utilisateur de déclencher le détecteur autonome, fermer les portes coupe-feu ou ouvrir les exutoires. Le détecteur automatique 155 est adapté à détecter de la fumée, de la chaleur ou un gaz. II transmet à l'unité centrale 105 représentatif de cette détection. L'entrée de réarmement 160 permet à un utilisateur de réarmer ou ré-initialiser le détecteur autonome après une interruption de fonctionnement, par exemple après une panne, des opérations de maintenance, un test ou un déclenchement manuel ou automatique. On observe, en figure 2, un schéma simplifié du circuit de commande et de régulation 130 qui commande vers les organes asservis 135 appelés ici « DAS ». Une tension de service +IN, interne au détecteur autonome déclencheur provient soit du convertisseur 110 si le secteur est présent, soit de la batterie 120 en cas d'absence de secteur. Cette tension +IN peut varier entre 27,2 Volts (tension de charge de batterie 120) et 21,6 Volts (tension de limitation de décharge de la batterie, gérée par le chargeur de batterie 115). La tension de sortie aux bornes des organes asservis 135 doit être comprise entre 24 V-10% = 21,6 V et 24 V+10% _ 26,4 V. Un signal « Commande-DAS » provient du microcontrôleur 105. Il permet de mettre en service la ligne de télécommande (signal au « 1 » logique, soit 5 V). Un premier transistor Q1 205 est saturé en situation normale, et provoque donc la conduction du deuxième transistor MOSFET (CANAL P) Q2 210, en abaissant la tension au point nodal de jonction de résistances R2 et R4. La mise en conduction du transistor Q2 210 fait apparaître la tension de télécommande (signal « +DAS ») destinée aux organes asservis 135. Un pont diviseur constitué par des résistances R6 et R7 prélève une partie de la tension de sortie +DAS. Cette tension issue du pont diviseur (« V-DAS »), filtrée par un condensateur C2 est appliquée à l'émetteur du transistor Q1 205. Lorsque cette tension est égale au potentiel de la base du transistor Q1 205, diminué d'une tension de VBE (typiquement de 0,7 V), la conduction du transistor Q1 205 est stabilisée (montage dit en « émetteur suiveur »). On a donc un asservissement de la tension de sortie par une boucle de réaction, ce qui garantit la tolérance sur la tension de sortie, de +10/-10%, demandée par la norme. Un troisième transistor Q3 215, associé à une résistance shunt R1, permet de limiter le courant circulant dans le transistor Q2 210, en cas de surcharge en sortie (par exemple en cas de court-circuit de la ligne de télécommande). En effet, lorsque la différence de potentiel aux bornes de la résistance R1 dépasse le seuil de conduction du transistor Q3 215, celui-ci se met à conduire, ce qui provoque l'élévation de la tension de la grille de commande du transistor MOSFET (CANAL P) Q2 210, et donc son blocage progressif. A partir d'un courant de surcharge élevée, la limitation de courant donnée par le transistor Q3 215 prime sur la boucle d'asservissement gérée par le transistor suiveur Q1 205. Une résistance R5 de limitation du courant de base du transistor Q1 205 permet de limiter l'intervention du transistor suiveur Q1 205, de façon à obtenir le basculement entre le fonctionnement normal (c'est-à-dire l'asservissement de la tension de sortie) et le fonctionnement en mode protégé contre la surcharge. Le microcontrôleur 105, qui reçoit le signal V-DAS peut détecter une situation de surcharge au niveau de la sortie de la façon suivante : la tension V-DAS est analysée par le microcontrôleur 105 à l'aide d'une entrée analogique. Lorsque cette tension V-DAS descend en dessous d'un seuil pré-ajusté dans la programmation d'un logiciel mis en oeuvre par le microcontrôleur 105, ce microcontrôleur 105 en déduit l'état de surcharge et met sa sortie à l'arrêt en mettant le signal de commande « Commande-DAS » à zéro. Cette situation aboutit au déclenchement du DAS, dont l'origine peut être signalée à l'exploitant par l'intermédiaire de l'interface homme-machine 125, par exemple par un nombre de clignotements d'un voyant unique (non représenté) du détecteur autonome déclencheur objet de la présente invention. La prise en charge de la détection par le logiciel mis en oeuvre par le microcontrôleur 105 permet une action assez rapide et donc évite tout échauffement du transistor MOSFET de commande Q2 210, ce qui permet l'utilisation d'un composant sans dissipateur. Il en résulte un avantage économique (qui se combine à l'absence de fusible en sortie). En fonctionnement normal (sans surcharge de la sortie), le détecteur autonome déclencheur peut être déclenché dans différentes situations (détection de fumée, déclenchement manuel d'un boîtier, anomalie dans les liaisons entre éléments,...). Dans tous les cas, le détecteur autonome déclencheur doit libérer les organes asservis 135 en interrompant la circulation du courant dans la ligne de télécommande. La mise à l'arrêt de la tension est obtenue par le microcontrôleur 105 en mettant à zéro le signal Commande-DAS. Ceci à pour conséquence le blocage du transistor Q1 205, ce qui amène la remontée du potentiel de la grille de commande du transistor MOSFET Q2 210. Cette remontée de potentiel s'effectue de façon progressive, grâce à la présence du condensateur Cl. Le transistor MOSFET Q2 210 se bloque donc de façon progressive, ce qui provoque une chute de tension retardée sur la ligne de télécommande, et limite donc l'apparition des surtensions parasites causées par la self-induction des électro-aimants des organes asservis 135 raccordés sur la ligne de sortie. Cette précaution évite l'usage des diodes dites « de roue-libre » au niveau de chaque électro-aimant raccordé, ce qui simplifie les opérations de montage et de raccordement du système, et sécurise son fonctionnement. Ainsi, le circuit de commande et de régulation 130 décrit en regard de la figure 2 permet de réaliser les quatre fonctions suivantes, de façon simple, fiable et 20 économique (composants très courants et peu onéreux) : - asservissement de la tension de sortie pour respecter les exigences normatives, sans avoir recours à un système de régulation auxiliaire, - détection et traitement des surcharges qui évite l'utilisation d'un système de protection à fusible par exemple et ne nécessitant pas de dispositif de dissipation 25 thermique, - renseignement de l'état de surcharge pour indication à l'exploitant en cas d'anomalie et - libération progressive de la tension de télécommande, pour éviter l'usage des diodes de roue-libre sur les électro-aimants raccordés. 30 On observe, en figure 3, que le principe de la boucle d'asservissement de tension en sortie du circuit de commande et de régulation 130. Au cours d'une étape 305, on met en service ce circuit 130. Au cours d'une étape 310, le transistor 205 Q1 passe à l'état saturé, la tension V-DAS valant alors 0 V. Puis, au cours d'une étape 315, le transistor Q2 210 est commandé, la différence de potentiel entre la grille et la masse réduit, la chute de tension entre la source et la grille augmentant. Au cours d'une étape 320, la sortie du circuit 130 est alimentée et la tension +DAS augmente. Au cours d'une étape 325, la tension V-DAS augmente. Au cours d'une étape 330, il est déterminé si V-DAS «Commande-DAS- VBE). Si oui, on retourne à l'étape 315. Sinon, au cours d'une étape 335, le transistor Q1 205 conduit moins que précédemment. Au cours d'une étape 340, le transistor Q2 210 conduit moins puisque la différence de potentiel entre la grille et la masse augmente, la chute de tension entre la source et la grille diminuant. Au cours d'une étape 345, la tension +DAS cesse d'augmenter. Au cours d'une étape 350, la tension V-DAS diminue. Puis on passe à l'étape 330. On observe, en figure 4, des étapes du fonctionnement du détecteur autonome déclencheur pour la gestion de la sortie de la tension DAS. Au cours d'une étape 405, on détermine si le détecteur autonome déclencheur est en état de veille, c'est-à-dire en l'absence de déclenchement, par exemple sur signal d'alarme en provenance du détecteur. Si non, on réitère l'étape 405. Si oui, au cours d'une étape 410, on détermine si la tension de sortie est basse. On note qu'une tension basse en sortie témoigne de l'activité du circuit de commande et de régulation. Si le résultat de l'étape 410 est négatif, on réitère l'étape 405. Si le résultat de l'étape 410 est positif, au cours d'une étape 415, on déclenche le détecteur autonome déclencheur et on coupe la sortie, le signal du premier transistor passant à 0 Volts, ce qui provoque la chute progressive de la tension DAS. L'état observé est alors un court-circuit de la ligne de télécommande. Au cours d'une étape 420, on effectue un diagnostic et on le rend disponible sur l'interface homme-machine. Puis, au cours d'une étape 425, on attend une intervention humaine pour réarmer le détecteur autonome déclencheur. REVENDICATIONS1 - Dispositif de détection et de déclenchement, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation électrique (110, 115, 120) et un circuit de commande et de régulation (130) d'une tension appliquée à un actionneur (135), ledit circuit étant alimenté par l'alimentation électrique et comportant un premier transistor (205) monté en émetteur suiveur, - dont la tension de la base est commandée en fonction du signal d'un détecteur adapté à détecter une valeur d'une grandeur physique, - dont la tension de l'émetteur est proportionnelle à la tension de commande appliquée à l'actionneur et - dont la tension au collecteur commande la tension appliquée audit actionneur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier transistor est saturé lorsqu'une tension est appliquée à l'actionneur. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième transistor (210) qui fournit la tension appliquée à l'actionneur (135), deuxième transistor dont la conduction est commandée par la tension au collecteur du premier transistor. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième transistor (215) adapté à limiter le courant circulant dans le deuxième transistor (210). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur et la base du troisième transistor (215) sont reliés par au moins une résistance (R1) parcourue par une partie du courant circulant dans le deuxième transistor (210). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la conduction du deuxième transistor (210) est commandée par une tension centrale d'un premier pont diviseur (R2, R4) dont une extrémité est reliée au collecteur du premier transistor (205) et dont l'autre extrémité est reliée à la tension de sortie de l'alimentation électrique (110, 115, 120). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un condensateur (Cl) dont les bornes sont reliées à la tension de sortie del'alimentation électrique (110, 115, 120) et à la tension centrale du premier pont diviseur (R2, R4). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième pont diviseur (R6, R7) dont la tension centrale est reliée à l'émetteur du premier transistor (205) et dont les extrémités sont reliées aux bornes de l'actionneur (135). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit actionneur (135) fonctionne par manque ou rupture de tension. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce 10 que ledit actionneur (135) retient une porte coupe-feu ou un exutoire de fumée.