Brevet FR2977096A1 — publié le 20121228

Description Il est de plus en plus commun de vouloir remplacer des interrupteurs manuels classiques par des dispositifs électroniques qui permettent de piloter de façon intelligente des charges électriques. La dénomination « piloter de façon intelligente» indique un début de fonctionnement et une durée associée, déclenchés par la mesure de paramètres donnée par un capteur ou plusieurs capteurs (la température d'une pièce pour un chauffage, la luminosité ambiante pour un éclairage, par exemple) Une ou plusieurs charges peuvent être réunies pour former un Groupe. Plusieurs Groupes constitués peuvent alors être répartis en plusieurs lieux géographiques, d'une façon telle qu'il ne sera pas nécessaire de piloter l'ensemble des Groupes si seul le pilotage de certains d'entre eux est nécessaire. Ceci permet d'améliorer le rendement de l'ensemble. Lorsque le fonctionnement (marche/arrêt) est défini uniquement par l'état de capteurs, il est dénommé mode Autonome. Inversement, sous certaines conditions, il peut être utile de forcer simultanément le pilotage ou l'arrêt de l'ensemble des charges de tous les Groupes. Ce fonctionnement est dénommé mode Centralisé. L'invention proposée est un dispositif électronique équipé d'un ou plusieurs capteurs, qui peut-être combiné à plusieurs autres dispositifs similaires, sans limitation de leur nombre, très simple d'installation et d'emploi, et dont le mode de fonctionnement, Autonome ou Centralisé, sera imposé par la polarité de la tension d'alimentation de la charge et ne nécessitera aucune programmation ou envoi de trame de commande pour fonctionner. L'invention a donc la fonction d'un interrupteur fonctionnant en mode Autonome et Centralisé. Pour illustrer l'état de la technique antérieure prenons comme exemple l'éclairage d'une allée de jardin (figure 1) menant à l'entrée d'une maison (1) qui doit être éclairée et qui comprend 30 cinq lampes, 10, 11, 20, 21 et 22, alimentées par une seule alimentation (15). Les lampes sont réparties en deux groupes; le Groupe 1 comprenant les lampes 10 et 11 et le Groupe 2 comprenant les lampes 20 ,21 et 22. L'alimentation (15) alimente ces cinq 1 lampes à travers un module de gestion (16). Le sous-module 17 inclut des capteurs et une électronique qui commande uniquement le Groupe 1. Le sous-module 18 inclut des capteurs et une électronique qui commande uniquement le Groupe 2. Le sous-module 19 inclut une électronique qui permet de forcer l'allumage ou l'extinction des lampes des Groupes 1 et 2 quelles que soient les commandes émises par les deux autres sous modules 17 et 18. Ce module de gestion (16) permet: - Lors du passage d'une personne entre les points 1 et 3 l'activation de capteurs et de l'électronique associée, qui ne va allumer que les lampes du Groupe 1 (mode Autonome); - Lors du passage d'une personne entre les points 1 et 2 l'activation de capteurs et de l'électronique associée, qui ne va allumer que les lampes du Groupe 2 (mode Autonome); - De forcer l'allumage des lampes des Groupes 1 et 2 quel que soit l'état de tous les capteurs cités précédemment (mode Centralisé). - De forcer l'extinction des lampes des Groupes 1 et 2 quel que soit l'état de tous les capteurs cités précédemment (mode Centralisé). Il existe actuellement différentes façons de réaliser le module de gestion de cet éclairage tel que décrit ci-dessus: - Mettre en lieu et place des 5 lampes, des « lampes autonomes solaires » déjà disponibles sur le marché, incluant chacune un capteur de mouvement pour déclencher l'allumage et un interrupteur pour un allumage permanent, comme proposé dans le WO 2010128766. Mais cette solution n'offre pas la possibilité de faire des fonctionnements en Groupe car chaque « lampe autonome solaire » est indépendante des autres. De plus, un allumage permanent nécessite de commuter l'interrupteur de chacune de ces « lampes solaires ». - Piloter chaque groupe par un « va-et-vient » équipé de capteur de mouvement, et d'un interrupteur, comme proposé dans le US 7 791 282. Cette solution permet de gérer facilement des Groupes de lampes mais ne permet pas de forcer simultanément l'activation de tous les Groupes, sans rajouter un câblage spécifique. - Utiliser un automate (système dont les états des sorties sont dépendants des états des entrées) déjà disponible sur le marché. Dans ce cas là, une programmation est toujours nécessaire lors de l'installation, de même lorsqu'on veut étendre ou modifier le système d'éclairage, comme proposé dans les CA 2 579 196 et US 2009/0085499. En résumé, les solutions actuellement disponibles ne permettent pas de piloter des groupes de lampes en mode Autonome et d'imposer à ces groupes de passer en mode Centralisé par une seule commande sans nécessiter un câblage complexe ou sans faire appel à des automates qui doivent toujours avoir recours à des envois de trames et/ou de la programmation pour déployer un système ou en modifier la configuration (L'ajout ou le retrait de lampes dans un ou plusieurs groupes existants n'étant pas considéré comme une modification). L'invention vise à pallier les inconvénients pré-cités, en offrant à l'utilisateur les fonctionnalités classiques d'un interrupteur , fermé ou ouvert, en y ajoutant une gestion électronique permettant de rendre cet interrupteur «intelligent» et capable de fonctionner en mode Autonome ou Centralisé tout en restant simple d'emploi. Les caractéristiques et les fonctionnalités de la présente invention sont décrites dans les pages qui suivent et qui font référence aux dessins dans lesquels: - La figure 2 représente un schéma de principe selon l'invention; - La figure 3 représente une version simplifiée de la figure 2 et est utilisée dans les 20 exemples qui suivent; - La figure 4a décrit le fonctionnement de l'interrupteur électronique en mode Autonome; - La figure 4b décrit le fonctionnement de l'interrupteur électronique en mode Autonome lorsque deux évènements successifs se produisent; 25 - La figure 5 présente un exemple de réalisation pour passer dans les différents modes et états à l'aide d'un inverseur double; - La figure 6 reprend l'exemple de la figure 1, en y intégrant les interrupteurs électroniques; - La figure 7 inclut les modifications qui sont rajoutées à la figure 6; 30 - La figure 8 propose une façon, parmi d'autres, de réaliser cet interrupteur électronique. Les composants ou les fonctionnalités électroniques utilisés dans ce document sont classiques et connues de l'homme de l'art. En conséquence ils seront donc représentés dans les figures de façon schématique et ne seront pas décrits en détails sauf si cela est nécessaire à la bonne compréhension de l'ensemble. L'invention concerne donc un interrupteur électronique composé des fonctions suivantes (figure 2): - Une Fonction « Capteurs et leurs Gestions électronique associées» (61); - Une Fonction « Temporisation » (62); - Une Fonction « Durée » (63); - Une Fonction « Diode » (64); - Une Fonction « Interrupteur » (65); - Une Fonction « Pont Redresseur » (66); - Une Fonction « Voyant de Sortie » (67); - Une Fonction « Alimentation Logique » (68); - Une Fonction « Voyant de Temporisation » (69); La Fonction « Capteurs et leurs Gestions électroniques associées » est limitée, dans ce qui 20 suit, à la présence d'un seul capteur pour faciliter la description du fonctionnement de l'interrupteur électronique. Dans la pratique, cette limitation ne s'appliquera pas. L'ensemble de ces fonctions électroniques sont rassemblées dans un circuit qui lui même est inclus dans un boitier. Elles sont accessibles de l'extérieur par l'intermédiaire de deux 25 borniers, (E) ayant une borne (E-1) et une borne (E-2) et (S) ayant une borne (S-1) et une borne (S-2). La borne E-2 est reliée directement à la borne S-2 et est dénommée Commun. La borne E-1 est l'entrée de l'interrupteur électronique. La borne S-1 est la sortie de l'interrupteur électronique. Le terme bornier est à prendre au sens large, à savoir, tout composant électronique 30 (connecteur, domino, ou autres) permettant de connecter un ou plusieurs câbles à un circuit. Sont associées à cet interrupteur électronique une tension d'alimentation (60) injectée en E et une charge (70) reliée à s qui est une lampe et qui est compatible avec la tension d'alimentation (60). La tension de l'alimentation (60) doit être, soit toujours positive ou soit toujours négative, mais son amplitude peut être variable dans le temps (cas d'une sinusoïde redressée par exemple). Par simplicité, elle sera continue pour tous les exemples de fonctionnement qui seront décrits. Chaque interrupteur électronique peut se trouver dans deux modes de fonctionnement, Autonome ou Centralisé. En mode Autonome, il peut être en états de Repos ou Travail. En mode Centralisé, il peut être en état de Travail Permanent ou d'Arrêt Permanent. Description des fonctions de l'interrupteur électronique: Typiquement un interrupteur électronique (figure 2) est en mode Autonome et en état de Repos. Ce mode et cet état sont appelés état par Défaut. Dans cet état, la tension d'alimentation (60) présente entre E-1 et E-2 est positive ( le potentiel électrique en E-1 est toujours supérieur au potentiel électrique en E-2). Dans ce cas, La Fonction « Pont redresseur» (66) génère le signal 66-1 qui est toujours positif par rapport au signal GND. Le signal 66-1 permet à la Fonction « Alimentation Logique » (68) de générer une tension continue 68-1, disponible pour alimenter la logique présente dans l'interrupteur électronique. Le signal de sortie (61-1), associé au capteur, est en Repos. Il en résulte que la Fonction Temporisation (62), qui est du type redéclenchable, est elle aussi en Repos. Son signal de sortie (62-1) est lui aussi en Repos, ce qui a pour conséquence que la Fonction « Voyant de Temporisation » (69) est aussi en Repos et que l'interrupteur 65-a est ouvert. On trouve en parallèle de l'interrupteur 65-a la Fonction « Diode ». Le fonctionnement de la Fonction « Diode » est similaire à celui d'une diode classique, à savoir que lorsque la tension présente sur l'anode (64-2) est supérieure à celle présente sur la cathode (64-1) elle est passante (dans ce cas la Fonction « Diode » est assimilable à un interrupteur fermé) , et un courant peut circuler de l'anode (64-2) vers la cathode (64-1). Lorsque la tension présente sur l'anode (64-2) est inférieure à celle présente sur la cathode (64-1), ce qui est le cas présent, elle est bloquée (dans ce cas la Fonction « Diode » est assimilable à un interrupteur ouvert) , et aucun courant ne peut circuler de la cathode (64-1) vers l'anode (64-2). La charge (70) a une de ses bornes reliée à S-2, qui est elle même reliée à E-2. Son autre borne est reliée à s-1, qui est elle-même reliée au signal 64-2. Comme l'interrupteur 65-a est ouvert et comme de part la polarité de la tension d'alimentation (60), la fonction « diode » (64) est elle aussi équivalente à un interrupteur ouvert, la charge (70) ne sera pas alimentée, et sera donc éteinte dans le cas d'une lampe. Chaque Interrupteur électronique possède une Fonction « Voyant de sortie » (67) qui indique à l'utilisateur si une tension est présente sur le bornier (S) et donc si les charges sont alimentées. Cette Fonction peut être activée par l'interrupteur électronique dans lequel elle est incluse mais aussi par l'un des autres interrupteurs électroniques appartenant au même Groupe. Il est possible de choisir la durée de la temporisation, entre au moins deux valeurs, une courte TP-c qui impliquera que l'inverseur 63-a sera positionné en 1-2, ou une longue TP-1 qui impliquera que l'inverseur 63-a sera positionné en 1-3. Pour la suite des explications du fonctionnement on considèrera que c'est la position TP-c (63-a positionné en 1-2) qui est sélectionnée. Passage en mode Autonome, des états Repos à Travail et Travail à Repos (figures 2 et 4a): Un événement extérieur (figure 4a / 41) active le capteur, ce qui a pour conséquence de faire passer le système en état de Travail (tout en restant en mode Autonome). Le signal de sortie (61-1), associé au capteur, passe en Travail. Il en résulte que la Fonction Temporisation (62) passe en Travail (elle est déclenchée) et va y rester pendant la durée TP-c . Son signal de sortie (62-1) passe lui aussi en Travail, ce qui a pour conséquence de faire passer les Fonctions « Voyant de Temporisation » (69) et « interrupteur » (65) en Travail. Faire passer En Travail la Fonction « interrupteur » (65) équivaut à fermer l'interrupteur 65-a. Fermer l'interrupteur 65-a a pour conséquences de faire passer en Travail la Fonction « Voyant de Sortie » (67) et d'allumer la lampe (70). Au bout de la durée TP-c, et si aucun autre événement extérieur n'a de nouveau activé le 30 capteur, le système retourne à son état par défaut, à savoir en mode Autonome et en état de Repos; En conséquence la lampe se retrouve à nouveau éteinte. Comme la Fonction « Temporisation » (62) est du type redéclenchable, si le capteur est activé de nouveau en T1 (figure 4b / 42) avant que la durée TP-c ne soit achevée, cette fonction redémarre un cycle complet, de durée TP-c avant de retourner à son état par défaut Le références utilisées dans les figures 4a et 4b (61-1, 62-1, 65, 67, 69 et 70) sont celles indiquées dans la figure 2. Passages du mode Autonome à Centralisé et de Centralisé à Autonome: Lorsque l'utilisateur veut allumer de façon permanente la lampe (70) et ce , quel que soit l' état du capteur, il doit imposer le mode Centralisé et l'état de Travail Permanent. En mode Autonome, la tension d'alimentation (60) présente entre E-1 et E-2 est positive ( le potentiel électrique en E-1 est toujours supérieur au potentiel électrique en E-2). Dès que l'utilisateur inversera cette tension d'alimentation ( le potentiel électrique en E-1 est toujours inférieur au potentiel électrique en E-2) l'interrupteur électronique passera en mode Centralisé et en état de Travail Permanent. En se référant à la figure 2 pour plus de détails, en état de Travail Permanent comme précédemment, la Fonction « Pont redresseur » (66) génère le signal 66-1 qui est toujours positif par rapport au signal GND. Le signal 66-1 permet à la Fonction « Alimentation Logique » (68) de générer une tension continue 68-1, disponible pour alimenter la logique présente dans l'interrupteur électronique. Les Fonctions (61), (62), (63), (67) et (69) ont elles aussi un fonctionnement identique à celui décrit dans le fonctionnement en mode Autonome. La charge (70) a toujours une de ses bornes reliée à S-2, qui est elle même reliée à E-2. Son autre borne qui est reliée à s-1, est elle même reliée au signal 64-2. Par contre, de part la nouvelle polarité de la tension d'alimentation (60), la tension présente sur l'anode (64-2) est supérieure à celle présente sur la cathode (64-1) et il en résulte donc que la Fonction « Diode » (64) est passante (dans ce cas la Fonction « Diode » est assimilable à un interrupteur fermé). En conséquence, la charge (70) sera alimentée en permanence et donc, sera allumée dans le cas d'une lampe. L'état de la charge (70) restera inchangé quel que soit l'état ouvert ou fermé, de l'interrupteur 65-a. Lorsque l'utilisateur voudra repasser en mode Autonome, il lui suffira d'inverser de nouveau la tension d'alimentation (60) présente entre E-1 et E-2 de façon à ce qu'elle redevienne positive. A la Suite de cela la lampe (70) sera allumée ou éteinte selon l'état de l'interrupteur 65-a. On se retrouve dans un des 2 cas décrits dans le paragraphe précèdent, à savoir mode Autonome, état Repos ou Travail. Lorsque l'utilisateur veut éteindre de façon permanente la lampe (70) et ce quel que soit l' état du capteur, il doit imposer le mode Centralisé et l'état d'Arrêt Permanent. On passe à cet état en supprimant au moins un des deux pôles de la tension d'alimentation (60) au niveau de E-1 et/ou E-2. Lorsque l'utilisateur reconnectera le ou les pôles qui avaient été « supprimés », l'interrupteur électronique se retrouvera dans le mode et l'état précédant sa mise en mode Centralisé avec l'état d'Arrêt Permanent. La figure 5 montre, par un exemple simple parmi d'autres, comment inverser la tension d'alimentation (52) pour passer dans les différents modes et états à l'aide d'une alimentation continue (50) et d'un inverseur double (51). - Mode Autonome (état Repos ou Travail) = l'inverseur 51 est en Position Haute =1a borne 2 est relié à la 1 et la 5 est relié à la 6 et la tension d'alimentation 52 est positive; - Mode Centralisé, Arrêt Permanent = l'inverseur 51 est en Position Centrale =1a borne 2 est isolée et la 5 est isolée et la tension d'alimentation 52 est nulle; - Mode Centralisé, Travail Permanent = l'inverseur 51 est en Position Basse = la borne 2 est reliée à la 3 et la 5 est reliée à la 4 et la tension d'alimentation 52 est négative; En reprenant 1 'exemple de la figure 1 et en y intégrant quatre interrupteurs électroniques pour piloter les lampes on obtient la figure 6. Chacun des quatre interrupteurs est représenté par sa version simplifiée donnée en figure 3. Les différents modes et états sont obtenus grâce à l'inverseur double à trois positions,?-a fonctionnant comme l'inverseur 51. Le Groupe 1 comprenant les lampes 10 et Il est piloté par les interrupteurs électroniques 71 et/ou 72. Le Groupe 2 comprenant les lampes 20, 21 et 22 est piloté par les interrupteurs électroniques 73 et/ou 74. Lorsque l'inverseur 7-a est en position Haute, le système d'éclairage est en Mode Autonome c'est à dire que: - Si les interrupteurs 71 et 72 sont en état de Repos les lampes 10 et 11 sont éteintes. Si l'un de ces deux interrupteurs ou les deux sont en état de Travail les lampes 10 et 11 sont allumées. - Si les interrupteurs 73 et 74 sont en état de Repos les lampes 20, 21 et 22 sont éteintes. Si l'un de ces deux interrupteurs ou les deux sont en état de Travail les lampes 20, 21 et 22 sont allumées. Si on veut allumer toutes les lampes, 10, 11, 20, 21 et 22 de façon permanente (quel que soit 15 les états des quatre interrupteurs électroniques 71, 72, 73, et 74) il suffit de basculer l'inverseur 7-a en Position Basse. Si on veut éteindre toutes les lampes, 10, 11, 20, 21 et 22 de façon permanente (quel que soit les états des quatre interrupteurs électroniques 71, 72, 73, et 74) il suffit de basculer 20 l'inverseur 7-a en Position Centrale. On décide que la gestion de l'éclairage décrite ci-dessus doit être améliorée, en ajoutant les fonctionnalités suivantes (figure 7): - Un interrupteur électronique, 75, au groupe incluant les 73 et 74; 25 - Un troisième groupe, indépendant des deux déjà existants, ayant un interrupteur électronique 76 et pilotant une lampe 30. Les étapes des modification se font simplement : - En ajoutant les interrupteurs 75 et 76; 30 - En reliant les bornes E-1 et E-2 des interrupteurs 75 et 76 aux bornes, de même repérage, des quatre Interrupteurs déjà installés; - En reliant les bornes S-1 et S-2 de l'interrupteur 75 aux bornes, de même repérage, des interrupteurs 73 et 74 déjà installés; - En reliant les bornes S-1 et S-2 de l'interrupteur 76 aux bornes de la lampe 30. Le nouveau fonctionnement de l'éclairage de cette allée est donc le suivant: - Il est constitué de trois Groupes. - En Mode Autonome les interrupteurs 71 et 72 pilotent uniquement les lampes 10 et 11 du Groupe 1 (états Repos ou Travail). - En Mode Autonome les interrupteurs 73, 74 et 75 pilotent uniquement les lampes 20, 10 21 et 22 du Groupe 2 (états Repos ou Travail). - En Mode Autonome l'interrupteur 76 pilote uniquement la lampe 30 du Groupe 3 (états Repos ou Travail). - En mode Autonome, les interrupteurs 71 et 72 forment un OU câblés vis à vis des lampes 10 et 11. 15 - En mode Autonome, les interrupteurs 73, 74 et 75 forment un OU câblés vis à vis des lampes 20, 21 et 22. - En mode Centralisé, les six lampes sont pilotées par la présence ou pas d'une tension (état de Travail Permanent ou d'arrêt Permanent) sur les borniers E des six interrupteurs et leurs états sont sans importance. 20 Les modifications reflétées par le passage de la figure 6 à la figure 7 auront été intégrées au système existant sans nécessiter une quelconque programmation, et sans nécessiter d'ajout autre que les câbles d'alimentation (bornier E) et les câbles pour les charges (bornier S). Il n'y a pas de «dialogue» de quelle que forme que ce soit entre les différents éléments 25 constituant le système d'éclairage comme il pourrait y avoir dans un système à courant porteur par exemple; Le câblage seul détermine non seulement les charges pilotées par un interrupteur électronique mais aussi sa faculté à fonctionner en mode Autonome et Centralisé. 30 Plus généralement, l'invention s'applique à tout type de charge électrique , pouvant être utilisée seule ou en groupe, nécessitant la possibilité de fonctionner en mode Autonome ou Centralisé sans qu'aucune programmation ne soit nécessaire. A titre d'exemples, non 11 limitatifs, on peut citer des lampes, des électrovannes, des moteurs et des relais. Un exemple, parmi d'autres possibilités, de réalisation d'un interrupteur électronique tel que décrit dans l'invention est donné en figure 8. Les références du schéma sont basées sur les références de la figure 2 avec un remplacement du premier caractère « 6 » par un « 8 ». Par exemple: La Fonction « Pont Redresseur » (66) de la figure 2 est remplacée par la référence 86; Le signal 68-1 de la figure 2 est remplacée par la référence 88-1; L'interrupteur 65-a de la figure 2 est remplacé par la référence 85-a... et ainsi de suite. Dans cet exemple, la référence 81-a est un détecteur de mouvement, le référence 82-a est un timer activé par front et redéclenchable, la référence 85-a est un relais et la référence 88-a est un régulateur de tension. REVENDICATIONS1. Dispositif électronique ayant la fonction d'interrupteur conçu pour fonctionner alternativement en mode Autonome et Centralisé, caractérisé en ce qu'il comporte les fonctions de « Capteurs et leurs Gestions électroniques associées » (61), « Temporisation » (62), « Durée » (63), « Diode » (64), « Interrupteur » (65), « Pont Redresseur » (66), « Voyant de Sortie » (67), « Alimentation Logique » (68) et « Voyant de Temporisation » (69), deux bornes d'entrée (E-1 et E-2 formant le bornier E) et deux bornes de sortie (S-1 et S-2 formant le bornier S). 2. Dispositif électronique selon la revendication n°l, qui nécessite uniquement trois signaux distincts pour fonctionner accessibles sur les borniers (E) et (S), à savoir un signal d'entrée (E-1), un signal de sortie (S-1) et un commun (E-2 et S-2). Certains ou tous ces signaux peuvent être dupliqués pour faciliter le câblage. 3. Dispositif électronique selon la revendication n°2, dont le mode de fonctionnement, Autonome ou Centralisé, est défini par la polarité de l'alimentation appliquée entre les bornes d'entrée E-1 et E-2. '15