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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande d'un
BREVET D'INVENTION
EMI1.1
par par Hubert Laurenz NAIMER demeurant : Nuvola Bianca, 6612 ASCONA, Suisse.
Pour : Appareil d'actionnement commandé par microprocesseur.
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La présente invention concerne un appareil d'actionnement commandé par microprocesseur pour la commande d'éléments de contrôle d'énergie tels que des relais, des contacteurs de protection de moteurs ou éléments semblables servant à la commande d'appareils ou d'installations, dans lequel un microprocesseur est relié par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique avec au moins un capteur contrôlant la consommation de courant de l'appareil à surveiller, par exemple un moteur, un transformateur ou semblable et disposé le cas échéant dans le carter de l'appareil d'actionnement, ce microprocesseur calculant des données caractéristiques d'après au moins un modèle déterminé et produisant des ordres d'actionnement lors du dépassement par excès ou par défaut de valeurs prédéterminées définies.
Un tel appareil d'actionnement est connu par exemple d'après la demande de brevet allemand DE-AS 2 609 654.
Dans ce cas l'ordinateur établit par le calcul, d'après les valeurs de courant captées, la température de l'appareil à contrôler, il la compare avec une valeur prédéterminée et il produit en cas de besoin un signal de déclenchement.
L'inconvénient de cet appareil d'actionnement connu consiste en ce qu'il indique la condition de fonctionnement de l'appareil à contrôler dans tous les cas en fonction de l'état d'actionnement. En outre, il est prévu seulement une indication de l'état d'actionnement sur l'appareil d'actionnement.
Pour des installations plus grandes et plus complexes, il est cependant souhaitable de pouvoir avoir également une indication de l'état de charge et de l'état d'échauffement des différents appareils contrôlés dans un poste central. A cet égard, la destination doit cependant être trouvée avec le minimum de conducteurs possibles, notamment de conducteurs de courant principal.
L'invention a pour but de créer un appareil d'actionnement du type défini ci-dessus, qui permette également d'obtenir une indication à distance de différentes données caractérisant l'état de fonctionnement de l'appareil à contrôler.
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Selon l'invention, ce problème est résolu en ce que le microprocesseur détermine séquentiellement, d'après différents modèles, à partir des données obtenues par des capteurs déterminant le courant passant dans chaque liaison entre l'appareil à contrôler et une source de courant, des valeurs qu'il compare avec des valeurs limites et/ou des valeurs d'avertissement prédéterminables et en ce que le microprocesseur comporte un dispositif de codage qui code les adresses des valeurs calculées et qui les fournit à une sortie qui est reliée par l'intermédiaire d'une voie de transmission avec un dispositif indicateur comportant un décodeur, constitué le cas échéant par un microprocesseur et qui est également pourvu de dispositifs d'avertissement et de confirmation.
De cette manière il est possible que l'appareil à contrôler soit surveillé non seulement en ce qui concerne son échauffement mais également d'autres défauts possibles ou conditions de marche indésirables, comme par exemple une sollicitation inégale des phases, une charge trop basse ou des phénomènes semblables, en vue d'engendrer en correspondance des indications d'avertissement ou bien de déclencher un arrêt.
En outre, il est possible d'obtenir une indication à distance des valeurs correspondantes'de fonctionnement comme par exemple la température, les différents courants de phases et des données semblables, auquel cas on trouve la destination avec au maximum deux conducteurs de transmission, qui n'ont pratiquement pas d'influence critique en ce qui concerne leur valeur de résistance, de sorte qu'il est possible d'obtenir une indication sur de grandes distances.
En outre l'appareil d'actionnement peut être disposé à proximité des transformateurs de courant ou bien ceux-ci peuvent être également incorporés à l'appareil d'actionnement proprement dit, de sorte qu'il est possible d'obtenir pour les transformateurs de courant une sollicitation de très faible valeur ohmique sans dépenses particulières.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le microprocesseur produise séquentiellement, en dehors des valeurs calculées, également des
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signaux codés en adresses et caractérisant la condition de marche et le cas échéant encore les valeurs nominales et les valeurs limites introduites. Il est ainsi également possible par exemple de déterminer les causes d'un arrêt par exemple sur la base d'une sollicitation inégale de phases ou d'une charge trop basse ou d'un phénomène semblable, ou bien également de pouvoir analyser à partir d'un poste central de commande les valeurs introduites dans un appareil d'actionnement déterminé.
A cet égard, il est particulièrement avantageux que le dispositif indicateur comporte un dispositif de commande intégré le cas échéant dans un microprocesseur et pouvant recevoir des signaux de commande par l'intermédiaire d'un élément d'actionnement, par exemple une touche,-ce dispositif transmettant pour l'indication des signaux pourvus d'un code sélectionné. Cela permet, à l'aide d'une seule indication, de trouver la destination dans laquelle peuvent être affichées sélectivement les données les plus différentes.
Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, il est prévu que le dispositif indicateur comporte deux répartiteurs de signaux reliés entre eux et dont le premier transmet les signaux codés d'entrée, en correspondance au code, à l'une de plusieurs sorties, tandis que le second relie sélectivement ses entrée reliés aux sorties du premier répartiteur avec sa sortie, une entrée de commande de ces répartiteurs de signaux étant reliée à un générateur d'instructions. Ainsi il est possible d'obtenir d'une manière très simple la transmission de signaux codés déterminés en vue de leur affichage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, des liaisons déterminées établies entre les répartiteurs de signaux sont reliées à des circuits servant à l'activation d'indicateurs d'avertissement et à l'enclenchement desdites liaisons en vue d'un affichage. Il est ainsi possible d'assurer l'activation d'indicateurs d'avertissement indépendamment des signaux transmis momentanément pour l'affichage lorsque des valeurs déterminées sont atteintes.
A cet égard, on peut faire en sorte que le circuit
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d'activation de l'indicateur d'avertissement comporte un circuit de comparaison dont la sortie est reliée directement, et par l'intermédiaire d'un organe de temporisation dont la période de fonctionnement est plus longue que l'intervalle de temps s'écoulant entre l'arrivée des signaux présentant le même code d'adressage, avec une porte ET dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du répartiteur de signaux branché en amont de l'indicateur et dont les deux entrées sont reliées à une bascule commandant l'indicateur d'avertissement, la sortie de l'organe de temporisation étant reliée à l'entrée de remise à zéro de la bascule,
auquel cas de préférence l'organe de temporisation branché en amont de la porte ET est constitué par un multivibrateur monostable redéclenchable et avantageusement par un organe de retardement branché en série avec son entrée. On est ainsi assuré que l'indicateur d'avertissement est actionné lorsqu'une valeur déterminée est atteinte, par exemple 90 % de la température maximale admissible, alors qu'il est à nouveau désactivé lors d'une variation correspondante desdites valeurs.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma à blocs de l'appareil d'actionnement conforme à l'invention, et la figure 2 est un schéma à blocs d'un dispositif indicateur associé.
L'appareil d'actionnement comporte, comme indiqué sur la figure 1, trois transformateurs de courant 1 qui sont reliés par l'intermédiaire de résistances de réglage 2 et de dispositifs de protection 3 contre des surtensions ainsi que d'un filtre 4, avec un répartiteur de signaux 5 et avec un circuit de contrôle de mise à la terre 6. Celui-ci additionne géométriquement les signaux provenant des transformateurs de courant 1 et correspondant aux courants de phases et il est relié par sa sortie avec le répartiteur de signaux 5.
L'entrée de commande du répartiteur de signaux 5
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est reliée à un microprocesseur 7 et son fonctionnement est commandé par ce dernier de manière que les entrées du répartiteur de signaux 5 soient reliées individuellement à la sortie. Les signaux transmis à la sortie du répartiteur 5 parviennent à un atténuateur 8 commandé par le microprocesseur 7 et qui assure, en fonction de l'instruction reçue, une atténuation des signaux analogiques d'un facteur déterminé, par exemple de 1 : 10, ou bien qui les transmet simplement de son entrée à la sortie. Il est ainsi possible de traiter des signaux dont les amplitudes ont des grandeurs fortement différentes et d'obtenir ainsi une plage d'utilisation très large de l'appareil d'actionnement.
Les signaux provenant de l'atténuateur commandé parviennent, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique - numérique 9, au microprocesseur 7, qui est en outre relié à un circuit de correction 10 qui compense les erreurs de mesure résultant d'écarts de linéarité du transformateur de courant 1.
Le microprocesseur 7 calcule d'après différents modèles, à partir des données reçues, séquentiellement des valeurs comme par exemple l'échauffement du moteur exprimé en pourcentage de l'échauffement maximal admissible, auquel cas à cet égard avantageusement il ne fait intervenir pour le calcul de cette valeur que les deux courants de phases les plus élevés. On obtient également ainsi que l'échauffement des enroulements les plus fortement sollicités soit déterminé par le calcul. En outre le microprocesseur calcule encore d'autres valeurs, par exemple le courant moyen ou des données semblables, et il compare les valeurs calculées avec des valeurs limites et d'avertissement prédéterminées, qui peuvent être introduites à l'aide de deux dispositifs de réglage 11, 12.
Ainsi par exemple il est possible de régler au moyen du dispositif 12 le courant nominal de l'appareil à protéger et au moyen du dispositif 11 les conditions de marche, comme les conditions de démarrage, les valeurs limites du relais de protection contre une charge trop basse, l'inégalité de phases ainsi que des valeurs de code caractéristiques de courbe déterminée de déclenchement, auquel cas
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ces données définissent les limites correspondantes d'avertissement et de déclenchement.
Le microprocesseur 7 commande en outre un dispositif de démarrage étoile-triangle d'un moteur, auquel cas, grâce à la détermination constante des courants de phases, il capte la diminution des courants en dessous d'une valeur déterminée de manière à pouvoir couper le relais de commande-étoile 13 tandis que, après une diminution des courants jusqu'à zéro, le relais de commande-triangle 14 peut être enclenché. De cette manière, on est assuré d'un démarrage rapide et sûr en évitant en toute sécurité le risque d'un court-circuit.
Les valeurs calculées par le microprocesseur 7 sont comparées avec les valeurs d'avertissement et de limitation définies par les données introduites par l'intermédiaire des dispositifs d'entrée 11, 12.
Lors du dépassement par excès d'une valeur limite, un signal de déclenchement est fourni de manière à parvenir par l'intermédiaire d'un organe de retardement 15 à un multivibrateur bistable 16 qui est ainsi commuté, de sorte que le relais de déclenchement 17 est excité et que l'appareil à protéger est isolé du réseau tandis qu'un indicateur de déclenchement 18 est activé.
Les valeurs calculées ainsi qu'un déclenchement éventuel et ses causes, et les signaux caractérisant les données réglées dans l'appareil d'actionnement, sont transmis séquentiellement, en étant pourvus d'un code d'adressage, au dispositif indicateur par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation 19 et de conducteurs de transmission 20.
Dans le dispositif indicateur, les signaux numériques codés parviennent par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation et d'amplification 21 à un répartiteur de signaux 22 qui fait arriver les signaux d'entrée, en concordance avec leur code, à une sortie déterminée.
Les sorties de ce répartiteur de signaux 22 sont reliées aux entrées d'un autre répartiteur de signaux 23 qui assure la liaison d'une de ces entrées avec la sortie à laquelle est relié l'indicateur 24. Sous l'effet de chaque impulsion fournie à l'aide de la touche 25, chacune des entrées
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successives du répartiteur de signaux 23 est reliée à sa sortie.
La sortie du répartiteur de signaux 22 qui est prévue pour la transmission des signaux caractérisant un déclenchement éventuel et sa cause ainsi que la sortie prévue pour la transmission des signaux indiquant un échauffement de l'appareil contrôlé sont en outre reliées chacune à un circuit d'activation d'un indicateur d'avertissement ou de déclenchement 26,27 et de transmission desdits signaux à l'indicateur 24.
Chacun de ces circuits se compose d'un commutateur à valeur de seuil 28, auquel sont appliquées des valeurs de référence déterminées, par exemple une valeur de référence correspondant à 90 % de l'échauffement admissible. La sortie de ce commutateur à seuil 28 est reliée directement, et par l'intermédiaire d'un organe de retardement 29 et d'un multivibrateur monostable redéclenchable 30, aux entrées d'une porte ET 31. Le multivibrateur 30 fournit dans sa condition de repos un signal L et il est commuté par un signal du commutateur à seuil 28 correspondant à un dépassement par excès de la valeur de seuil prédéterminée.
La période de fonctionnement de ce multivibrateur 30 est bien plus longue que l'intervalle de temps pendant lequel les blocs de signaux correspondants sont fournis par le microprocesseur 7, c'est- à-dire le temps au bout duquel des signaux correspondant à l'échauffement de l'appareil contrôlé sont à nouveau fournis par le microprocesseur. La période de retard établie par l'organe de retardement 29 est très courte et elle sert seulement à garantir une séquence de commande qui soit nette.
En outre le commutateur à seuil 28 est relié à une bascule 32 dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie du multivibrateur monostable 30 et qui commande les indicateurs d'avertissement ou de déclenchement 26,27, par exemple des lampes ou des diodes lumineuses de colorations différentes.
La sortie de chacune des portes ET 31 est reliée à une entrée de commande associée du répartiteur de signaux 23, qui assure, dans le cas où une impulsion est appliquée à son
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entrée de commande, la liaison d'une entrée déterminée avec la sortie.
Lorsque des signaux dépassant la valeur de référence du commutateur à seuil 28 sont appliqués à son entrée, celui-ci fournit à sa sortie un signal L qui parvient à la porte ET 31 dont la seconde entrée reçoit également un signal L fourni par le multivibrateur 30 se trouvant encore dans sa condition de repos. En conséquence cette porte applique un signal au répartiteur de signaux 23 et celui-ci assure la liaison de l'entrée contrôlée par le commutateur à seuil 28 correspondant avec la sortie du répartiteur de signaux 23 et par conséquent avec l'indicateur 24.
Au bout du temps de retard établi par l'organe de retardement 29, la condition de fonctionnement du multivibrateur 30 est modifiée, de sorte que la bascule 32 correspondante reçoit à son entrée de mise à 1 également le signal L fourni par le commutateur à seuil 28 de sorte que cette bascule commute et que l'indicateur d'avertissement ou de déclenchement 26 ou 27 est excité.
Lorsque maintenant par exemple la température de l'appareil contrôlé diminue ou bien lorsque l'appareil d'actionnement est ramené dans la condition initiale après un déclenchement qui sera encore expliqué dans la suite, aucun signal supérieur à la valeur de seuil ne parvient au commutateur à seuil 28 et celui-ci n'assure par conséquent plus la commutation du multivibrateur 30 de sorte que la bascule 32 est remise à zéro, ce qui produit une désexcitation des indicateurs d'avertissement ou de déclenchement 26 ou 27.
La porte ET 31, qui est commandée par le commutateur à seuil 28 relié au conducteur de liaison 40 dans lequel passent les signaux correspondant à l'échauffement de l'appareil contrôlé, est en outre reliée à une bascule 33 dont l'entrée de remise à zéro est reliée, par l'intermédiaire de la touche 25 et d'une diode de découplage 34, avec le multivibrateur 30. Cette bascule 33 commande un clignoteur 35 relié à l'indicateur 24 et qui commande le clignotement de l'indicateur aussitôt qu'un signal L apparaît à la sortie de la porte ET 31 correspondante.
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Lorsque, après l'activation du clignoteur 35, la touche 25 est enfoncée, la bascule 33 est remise à zéro et simultanément l'entrée suivante du répartiteur de signaux 23 est reliée à sa sortie, ce qui supprime l'indication de dépassement par excès de la valeur d'avertissement. L'indicateur d'avertissement 26 reste cependant excité et il s'éteint seulement lorsque la valeur correspondante, par exemple l'échauffement de l'appareil contrôlé, a diminué en correspondance.
Dans le cas d'un déclenchement de l'appareil d'actionnement à cause d'un dépassement par excès d'une valeur limite, l'indicateur de déclenchement 27 du dispositif indicateur est excité par l'intermédiaire du circuit relié au conducteur 41, c'est-à-dire le commutateur à seuil 28, l'organe de retardement 29, le multivibrateur monostable 30, la porte ET 31, la bascule 32 et simultanément les signaux parvenant par l'intermédiaire du conducteur 41 au répartiteur 23 sont transmis à sa sortie et par conséquent à l'indicateur 24. Dans ce cas également, il est possible par enfoncement de la touche 25, de continuer à faire fonctionner le répartiteur de signaux 23, ce qui permet d'obtenir un affichage d'autres informations.
L'indicateur de déclenchement 27 reste également excité dans ce cas et il s'éteint seulement lorsque l'appareil d'actionnement est ramené dans la condition initiale et lorsque par conséquent aucun signal correspondant à un déclenchement ne parvient plus au dispositif indicateur.
Le retour à l'état initial de l'appareil d'actionnement après un déclenchement s'effectue par enfoncement de la touche 50 montée dans l'appareil d'actionnement ou bien de la touche 51 montée dans le dispositif indicateur. En conséquence les deux conducteurs 20 sont court-circuités et aucun signal ne parvient au multivibrateur moncstable 52 de sorte que celuici revient dans sa position de repos et produit à sa sortie un signal qui remet à zéro le multivibrateur 16, de sorte que le dispositif de commande de déclenchement 17 est désactivé et que simultanément la cause de déclenchement mémorisée dans le microprocesseur 7 est effacée.