Brevet FR3053849A1 — publié le 20180112

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention se rapporte au domaine de l'électricité domestique, et plus particulièrement de la gestion de la mise sous tension des réseaux 5 d'alimentation et d'éclairage des bâtiments ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un réseau électrique domestique comprend classiquement un tableau central d'alimentation fournissant en énergie électrique plusieurs circuits 10 d'alimentation électrique. Les circuits d'alimentation alimentent généralement des luminaires ou des prises électriques. Certaines prises électriques-dites commandées-et la quasi-totalité des circuits de luminaires, sont reliés par des circuits de commande à un 15 interrupteur généralement placé sur la phase et dont l'actionnement permet de sélectivement fermer ou ouvrir le circuit d'alimentation. La connexion du circuit de commande sur la phase du circuit d'alimentation électrique se fait généralement à l'aide de connecteurs 20 de type « domino » au sein d'un boîtier de dérivation électrique. Ce boîtier électrique permet également de relier plusieurs prises ou luminaires à un unique circuit d'alimentation électrique. De tels boîtiers présentent de nombreux 25 inconvénients pour les utilisateurs du bâtiment En effet, l'ensemble des conducteurs électriques des circuits d'alimentation et de commande étant tout le temps sous tension, ils génèrent en permanence des champs électromagnétiques qui peuvent avoir un impact négatif 30 sur la santé des utilisateurs du bâtiment et/ou sur le fonctionnement de leurs équipements électroniques. La mise sous tension de prises électriques non utilisées présente un risque pour les utilisateurs du bâtiment, notamment les enfants en bas âge. Les interrupteurs des 35 circuits de commande sont eux également reliés à la 3053849 2 tension d'alimentation et sont une source d'électrisation directe en cas d'accident ou de défaillance. Enfin, des équipements qui ne sont utilisés que ponctuellement par les utilisateurs sont constamment alimentés en énergie électrique, ce qui impacte la consommation du bâtiment OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est d'améliorer l'innocuité d'une installation électrique d'un bâtiment 10 et la sécurité de ses utilisateurs. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit un boîtier de connexion électrique destiné à être relié à une installation électrique domestique, le boîtier comprenant 15 un corps de boîtier dans lequel sont montés des premiers moyens de connexion à un premier circuit d'alimentation électrique. Selon l'invention, le corps de boîtier comprend également une unité de commande reliée aux premiers moyens de connexion du premier circuit 20 d'alimentation électrique et comportant des moyens de commutation pour sélectivement passer dans un état ouvert ou fermé correspondant respectivement à une ouverture et une fermeture du premier circuit d'alimentation électrique. L'unité de commande de l'invention est 25 également reliée à des moyens de pilotage à distance pour commander l'état des moyens de commutation. Ainsi, l'unité de commande peut gérer des scénarios pour mettre en tension le premier circuit d'alimentation seulement lorsque les équipements qui y 30 sont reliés sont exploités. Lorsque les équipements ne sont pas utilisés, l'unité de commande met le circuit d'alimentation hors tension, ce qui réduit le nombre de conducteurs sous tension dans le bâtiment et l'émission d'ondes électromagnétiques. L'alimentation sélective des 35 équipements permet également de réaliser des économies 3 3053849 d'énergie. Par exemple, les circuits d'une habitation reliés à la télévision, au lave-linge, au sèche-linge et aux luminaires pourront utilement être désactivés la nuit lorsque ceux-ci ne sont pas exploités, réduisant d'autant 5 la consommation électrique. Dans un bâtiment de bureaux, l'unité de commande pourra désactiver les circuits alimentant les copieurs, les ordinateurs, la climatisation et les luminaires hors des horaires de travail afin de réduire la consommation électrique, le risque d'incendie et l'échauffement du bâtiment Enfin, l'unité de commande peut actionner certains circuits par intermittence pour réaliser une simulation de présence et dissuader d'éventuels cambrioleurs de pénétrer le bâtiment Avantageusement, le corps de boîtier comprend également des deuxièmes moyens de connexion à un premier circuit électrique de commande, ces deuxièmes moyens de connexion étant reliés à l'unité de commande. Le boîtier peut ainsi permettre d'également commander le premier circuit, par exemple une prise commandée, par action directe sur le circuit de commande. Le circuit de commande pourra utilement être un circuit non relié au circuit d'alimentation, et parcouru par des courants de tension et d'intensité inférieurs. Avantageusement, le corps de boîtier comprend également des troisièmes moyens de connexion à un deuxième circuit d'alimentation électrique et des quatrièmes moyens de connexion à un deuxième circuit électrique de commande, les troisièmes et quatrièmes moyens de connexion étant reliés à l'unité de commande. Avantageusement encore, les moyens de commutation comprennent au moins un relais 16 ampères. Préférentiellement, les moyens de pilotage à 35 distance comprennent un module de communication sans fil 3053849 4 ou un connecteur RJ45. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le boîtier comprend un afficheur digital, un capteur de température et/ou des moyens de mesure de la 5 puissance consommée sur le premier et/ou le deuxième circuit d'alimentation électrique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 M. sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un boîtier de dérivation selon l'invention; 15 la figure 2 est une vue schématique du boîtier de la figure 1 ; - la figure 3 est une représentation schématique d'une unité de commande du boîtier de la figure 1. 20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 3, le boîtier de connexion électrique de l'invention, généralement désigné 1, comprend un corps de boîtier 2 et un couvercle 3. Chaque flanc du boîtier 1 comprend quatre 25 découpes 2.1 pourvues de presse-étoupes 2.2 pouvant accueillir des gaines électriques de type ICTA de diamètre pouvant varier de seize à vingt millimètres. Le corps de boîtier 2 comprend : - des premiers moyens de connexion, sous la forme de deux 30 bornes à visser 10 et 11, à un premier circuit d'alimentation électrique 12, ici un circuit de prises murales 13 alimenté par un premier disjoncteur 14 ; - des deuxièmes moyens de connexion, sous la forme de deux bornes à visser 15 et 16 à un premier circuit 35 électrique de commande 17 comprenant un interrupteur 18 3053849 5 - des troisièmes moyens de connexion, sous la forme de deux bornes à visser 20 et 21, à un deuxième circuit d'alimentation électrique 22, ici un circuit de luminaires 23 alimenté par un deuxième disjoncteur 24 5 - des quatrièmes moyens de connexion, sous la forme de deux bornes à visser 25 et 26 à un deuxième circuit électrique de commande 27 comprenant un interrupteur 28, - un module de communication sans fil, ici un module WiFi 30 10 - des moyens de connexion à un réseau filaire , ici un connecteur RJ45 31 - un capteur de température 32 de type résistif - un afficheur digital 35, ici au format 132 x 64. - des premiers moyens de mesure de la puissance consommée 15 sur le premier circuit d'alimentation électrique 12, ici sous la forme d'un Wattmètre 33 ; - des deuxièmes moyens de mesure de la puissance consommée sur le deuxième circuit d'alimentation électrique 22, ici sous la forme d'un Wattmètre 34. 20 Les premiers moyens de connexion 10 et 11 au premier circuit 12 de prises murales 13 comprennent trois bornes d'entrée à visser 10.1, 10.2 et 10.3 respectivement reliées à la phase 12.1, au neutre 12.2 et à la terre 12.3 du circuit 12 ainsi que trois bornes de sortie à 25 visser 11.1, 11.2 et 11.3 respectivement reliées à la phase 13.1, au neutre 13.2 et à la terre 13.3 du circuit de prises murales 13. Les troisièmes moyens de connexion 20 et 21 au deuxième circuit d'alimentation électrique 22 de luminaires 23 30 comprennent trois bornes d'entrée à visser 20.1, 20.2 et 20.3 respectivement reliées à la phase 22.1, au neutre 22.2 et à la terre 22.3 du circuit 22 ainsi que trois bornes de sortie à visser 21.1, 21.2 et 21.3 respectivement reliées à la phase 23.1, au neutre 23.2 et à la terre 23.3 du circuit de luminaires 23. 3053849 6 L'ensemble de ces équipements est relié à une unité de commande 40 à l'aide de pistes 41 imprimées sur un PCB 42 sur lequel sont montés les équipements. En référence à la figure 3, l'unité de commande 40 5 comprend un FPGA 42 relié à un module 43 de transformation 230V - 5V lui-même relié à un connecteur à broches 44 d'alimentation électrique. L'unité de commande 40 comprend également un premier relais 45 seize Ampères dont la sortie est reliée aux bornes 10 et 11 ainsi qu'un 10 deuxième relais 46 seize Ampères dont la sortie est reliée aux bornes 20 et 21. Sous la commande du FPGA 42, les premier et deuxième relais respectivement 45 et 46 permettent de sélectivement commander l'ouverture et la fermeture 15 respectivement du premier circuit d'alimentation 12 de prises murales 13 et du deuxième circuit d'alimentation 22 de luminaires 23. Lors de son montage, le boîtier 1 est relié à une 20 installation électrique domestique, et reçoit donc des gaines électriques en provenance des disjoncteurs 14 et 24, des prises 13 (via le premier circuit d'alimentation 12), des luminaires 23 (via le deuxième circuit d'alimentation 18 et 28 respectivement via les premier et 25 deuxième circuits de commande 17 et 27. En fonctionnement, lors de la mise sous tension du boîtier 1, l'unité de commande 42 commande la fermeture des relais 45 et 46. Les circuits 12 et 22 sont fermés et 30 les prises murales 13 et les luminaires 23 sont alimentés. L'unité de commande 42 est agencée pour sélectivement commander l'ouverture et la fermeture du premier relais 45 selon l'état de l'interrupteur 18. Mais l'unité de 35 commande 42 pilote l'état du premier relais 45 également 3053849 7 selon des instructions reçues par des moyens de pilotage à distance 50 communiquant avec le boîtier 1 via le module WI-Fi 30 et/ou un réseau Ethernet auquel le boîtier 1 est relié par le connecteur 31. L'unité de 5 commande 42 peut donc être librement programmée pour réaliser des scénarios de mise sous tension ou non du premier circuit d'alimentation 12, en fonction ou non de l'état du premier interrupteur 18. Des scénarios de simulation de présence, déconnexion d'équipements sur des 10 plages horaires données ou autres peuvent être alors envisagés. L'unité de commande 42 pilote également de la même manière l'ouverture et la fermeture du deuxième relais 46. L'unité de commande 42 est agencée pour mémoriser le 15 dernier état des relais 45 et 46 et pour le reproduire lors d'une remise sous tension après coupure. La présence de moyens de communication sans fil est cependant optionnelle car la programmation du boîtier 1 peut être réalisée en usine. 20 Le capteur de température 32 permet de mesurer la température à l'intérieur du boîtier 1 pour prévenir de différents problèmes d'élévation de la température interne ou externe au boîtier 1 comme par exemple 25 -un dysfonctionnement du boîtier 1 ; -une température des combles élevée du à un ensoleillement trop important ; -un départ de feu. La présence d'un capteur de température est cependant 30 optionnelle. L'afficheur digital 35 est un outil d'indication du fonctionnement du boîtier 1. Il permet d'afficher des informations utiles pour l'installateur (Adresse IP, mode 35 de fonctionnement, aide au réglage du mode de 3053849 8 fonctionnement, état du fonctionnement, aide au diagnostic de panne, affichage de la température, état des sorties des prises et des luminaires). La présence d'un tel afficheur est cependant optionnelle. 5 Les Wattmètres 33 et 34 mesurent les consommations électriques respectives des premiers et deuxièmes circuits d'alimentation 12 et 22. Ils permettent de détecter des pics anormaux de consommation et l'unité de 10 commande 42 peut alors commander l'envoi d'un message d'alerte via le module Wi-Fi 30 ou le réseau Ethernet Les données relevées peuvent être transmises à un serveur via le module Wi-Fi 30 et/ou le réseau Ethernet et traitées afin d'en extraire des informations sur la consommation 15 électrique et alors proposer des moyens de la réduire. La présence des Wattmètre est cependant optionnelle. Le boîtier 1 peut être piloté à l'aide d'équipements connectés aux moyens de pilotage à distance 50 (par 20 exemple via l'Internet). Il est ainsi possible, à l'aide d'un smartphone, de piloter l'allumage des luminaires ou la mise sous ou hors tension d'un ensemble de prises. interrupteurs 18 et 28 sont des interrupteurs qui permet d'installer le boîtier 1 dans une électrique existante limitant les en modifications à y apporter. Les interrupteurs 18 et 28 ne commutent plus du secteur 230V, mais un signal logique basse tension. Cela amène plus de sécurité au niveau des 30 interrupteurs et supprime les étincelles parasites lors de la commutation, réduisant ainsi les risques d'incendies. Le boîtier 1 s'intègre facilement dans une installation existante comme dans une nouvelle construction. 35 Lors de son installation, le boîtier 1 est placé dans un Les 25 standards ce installation 3053849 9 mode de fonctionnement standard, correspondant à une mise sous tension des premier et deuxième circuits d'alimentation 12 et 22 pilotée exclusivement respectivement par le premier interrupteur 18 et le 5 deuxième interrupteur 28. Ce mode permet par exemple de vérifier que tout est bien câblé. Le passage au mode Pilote se fait en supprimant plusieurs interrupteurs physiques (par exemple des cavaliers placés sur le PCB 42). Il est toujours possible de revenir au mode standard 10 en remettant les cavaliers. Selon un deuxième mode de réalisation non représenté, le deuxième circuit de commande 27 comprend deux interrupteurs 28 et 29 câblés entre eux en va et vient. 15 Le module de commande 42 crée alors un mode va-et-vient à trois commandes avec les interrupteurs 28 et 29 et les moyens de pilotage à distance 50. le fonctionnement de ce mode va-et-vient à trois commandes est décrit dans le tableau entrée/sortie ci-après. 20 État État État moyens État du interrupteur 28 interrupteur 29 de pilotage à distance 50 relais 46 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 3053849 10 Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie 5 par les revendications. En particulier, -bien qu'ici le premier circuit d'alimentation électrique soit relié au boîtier à l'aide de deux bornes à visser 10 et 11, l'invention s'applique également à d'autres types 10 de premiers moyens de connexion comme par exemple des borniers à lame ou des plots de soudage ; -bien qu'ici le boîtier soit relié à un premier circuit électrique de commande filaire comportant un interrupteur, l'invention s'applique également à un 15 boîtier ne comportant pas de circuit de commande, ou comportant plusieurs circuits de commande, ou des circuits de commandes non filaires comme par exemple des circuits de commande par radio, Wi-Fi, Bluetooth, infra rouge ou ultra-sons ; 20 - bien qu'ici le boîtier 1 comprenne un module Wi-Fi et/ ou un connecteur RJ45, l'invention s'applique également à d'autres moyens de pilotage à distance comme par exemple un module de communication par courants porteurs, par radio, Bluetooth ou infrarouge ; 25 - bien qu'ici l'unité de commande comprenne un FPGA relié à un transformateur d'alimentation, l'invention s'applique également à d'autres types d'unités de commande comme par exemple un microcontrôleur ou des portes logiques câblées. L'unité de commande peut 30 également être alimentée à l'aide d'autres moyens d'alimentation comme par exemple une batterie ou une pile ; - bien qu'ici le boîtier comprenne des relais 16 Ampères, l'invention s'applique également à d'autres moyens de 35 commutation tel que des interrupteurs commandés, ou des 3053849 11 relais 8 ou 32 Ampères ; -bien qu'ici le boîtier comprenne quatre presse étoupes par flanc, l'invention s'applique également à un boîtier comprenant un nombre différent de presse-étoupes comme 5 par exemple un unique presse étoupe ou plus de deux. Les presse étoupes peuvent prendre la forme d'opercules élastomères , de joints élastomères ou tout autre déclinaison permettant une liaison mécanique éventuellement étanche au boîtier ; 10 - bien qu'ici la mesure de puissance consommée soit effectuée à l'aide de Wattmètres, l'invention s'applique également à d'autres moyens de mesure de la puissance consommée, comme par exemple une mesure de courant par capteur à effet Hall ; 15 REVENDICATIONS1. Boîtier (1) de connexion électrique destiné à être relié à une installation électrique domestique, le boîtier (1) comprenant un corps de boîtier dans lequel sont montés des premiers moyens de connexion à un premier circuit d'alimentation électrique ; caractérisé en ce que le corps de boîtier comprend également une unité de commande reliée aux premiers moyens de connexion du premier circuit d'alimentation électrique et comportant des moyens de commutation pour sélectivement passer dans un état ouvert ou fermé correspondant respectivement à une ouverture et une fermeture du premier circuit d'alimentation électrique, l'unité de commande étant également reliée à des moyens de pilotage à distance pour commander l'état des moyens de commutation. 2. Boîtier de connexion électrique selon la revendication 1, dans lequel le corps de boîtier comprend également des deuxièmes moyens de connexion à un premier circuit électrique de commande, ces deuxièmes moyens de connexion étant reliés à l'unité de commande. 3. Boîtier de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps de boîtier comprend également des troisièmes moyens de connexion à un deuxième circuit d'alimentation électrique et des quatrièmes moyens de connexion à un deuxième circuit électrique de commande, les troisièmes et quatrièmes moyens de connexion étant reliés à l'unité de commande. 4. Boîtier de connexion selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, dans lequel les moyens de 3053849 13 commutation comprenne au moins un relais 16 ampères. 5. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pilotage à distance comprennent un module de communication sans fil. 5 6. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, le boîtier comportant un couvercle comprenant un afficheur digital. 7. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de pilotage à 10 distance comprennent un connecteur RJ45. 8. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un capteur de température. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de mesure de la 15 puissance consommée sur le premier circuit d'alimentation électrique. 10. Boîtier selon la revendication n°3 et l'une quelconque des revendications 4 à 9, comprenant des moyens de mesure de la puissance consommée sur le deuxième circuit d'alimentation électrique. 20