Dispositif de commande électrique La présente invention a pour objet un dispositif de commande électrique agencé de manière à fournir un signal quand une partie mobile atteint au moins une position déterminée relativement à une autre partie, par exemple une position limite. Ce dispositif peut commander, par exemple, un disjoncteur de sécurité.
Un but de l'invention est de fournir un tel dispositif ne présentant pas de contact entre les parties mobiles l'une par rapport à l'autre.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une arma ture, au moins un électro-aimant comprenant un noyau ferreux à extrémités ouvertes et un enroule ment, l'armature et l'électro-aimant étant disposés par rapport auxdites parties en mouvement relatif de manière que, dans ladite position déterminée, l'ar mature ferme étroitement le circuit magnétique du noyau,
et un amplificateur agencé de manière à pro duire un signal de sortie en réponse à un changement d'inductance dudit enroulement de l'électro-aimant et présentant une réaction positive telle que l'établis sement dudit signal soit rapide.
Un tel dispositif est utile surtout dans les instal- lations dans lesquelles le mouvement de la partie mobile n'a pas besoin d'être détecté ailleurs qu'aux extrémités d'un certain domaine ou dans certaines positions de ce domaine, plutôt que dans les installa tions où le déplacement réel est important dans tou tes les positions.
En conséquence, le dispositif peut être agencé de manière que, pour la plus grande par tie du domaine de mouvement relatif des pièces, l'armature ou chaque armature présente un effet négligeable sur l'inductance de l'enroulement ou de chacun des enroulements.
Le signal de sortie de l'amplificateur peut com mander le mouvement relatif des deux parties. Il peut être utilisé, par exemple, pour commander l'excita tion d'un moteur d'ascenseur afin. d'arrêter le moteur quand l'ascenseur atteint un étage.
Ce signal de sor tie peut être évidemment appliqué à une installation dans laquelle une opération est déclenchée par la fermeture d'un interrupteur quand certaines mesures de sécurité ont été prises, mesures matérialisées par la rencontre des parties en mouvement relatif.
Le dispositif présente un grand nombre d'appli cations et peut être utilisé, notamment, à la place d'un relais conventionnel.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif selon l'inven tion.
Les fig. 1 et 2 sont des schémas de la première et de la seconde forme d'exécution, respectivement. Le dispositif représenté à la fig. 1 est destiné à faire partie d'une installation de commande automa tique d'appareils à charger le charbon dans les mines, pour déclencher une opération de chargement quand une porte est fermée.
Il est agencé de manière à exciter une bobine 11 permettant de déclencher l'opération dès qu'une porte est fermée, la fermeture de la porte produisant le mouvement de deux arma tures 12 situées à proximité de noyaux ferreux 13 d'électro-aimants en forme de U, de manière à fer mer très étroitement les circuits magnétiques de ces noyaux et à augmenter notablement l'inductance d'enroulements 14 enroulés sur ces noyaux.
Les enroulements 14 sont connectés chacun en série avec un condensateur 15 et sont placés dans des branches opposées, d'un pont à courant alternatif excité par une source 16 de courant alternatif, par l'intermédiaire d'un transformateur 17.
Les capacités des condensateurs sont choisies de manière à présen ter des réactances égales aux réactances des enroule- ments 14 à la fréquence d'alimentation quand les armatures 12 sont éloignées des noyaux 13, de manière que, dans ces conditions, les branches du pont présentent des résistances pures.
Le pont est agencé pour être en équilibre et fournir une tension de sortie nulle quand les armatures sont à distance des noyaux.
La bobine<B>11</B> est excitée depuis un amplifica teur magnétique 21 comprenant deux enroulements de charge 22 reliés à la. bobine 11 et connectés cha cun entre une des extrémités d'un enroulement secondaire 23 d'un transformateur 24 excité par la source 16 et une prise intermédiaire de cet enrou lement 23.
L'amplificateur comprend aussi, monté sur les noyaux des enroulements die charge 22, un enroulement de polarisation 25, alimenté à travers un redresseur 26 à deux alternances par un autre enroulement secondaire 27 du transformateur 24, pour empêcher le passage d'un courant de charge en l'absence d'un signal de commande.
Il comprend encore un enroulement 28 de réaction positive, excité par la tension aux bornes de la bobine 11 et qui agit de manière à augmenter le courant de charge une fois que ce dernier commence à s'écouler,
et un enroulement de commande 29 qui met le courant de charge sous la dépendance de la tension de sortie du pont.
Les deux enroulements de charge 22 sont con nectés chacun par une extrémité aux extrémités opposées de l'enroulement secondaire 23, et par l'autre extrémité, par l'intermédiaire de redresseurs 31, à l'une des extrémités de la bobine 11.
Les deux redresseurs 31 fonctionnent ainsi comme un redres <I>seur</I> à deux alternances, de sorte que la bobine 11 est excitée par un courant continu. Quand l'excita tion de l'enroulement de commande 29 change, le degré de saturation des noyaux change et, avec lui, l'impédance des enroulements de charge et le cou rant de charge.
Grâce à la réaction positive produite par l'en roulement 28, un changement dans le courant de charge induit un nouveau changement dans le degré de saturation. L'effet est cumulatif et le courant de charge augmente rapidement. De cette manière, l'amplificateur agit comme un interrupteur à ferme ture brusque.
La tension de sortie du pont est envoyée dans un réseau comprenant deux résistances 33 en série, connectées aux bornes de deux redresseurs 34 en série.
L'entrée de ce réseau depuis le pont se fait entre la jonction des, résistances 33 et la jonction des redresseurs 34, et la sortie du réseau pour l'enroule ment de commande 29 est prise entre les deux jonc tions des résistances 33 avec les redresseurs 34.
Quand la porte est fermée et quand les inductan- ces des enroulements 14 s'élèvent pour détruire l'équilibre du pont, un signal de sortie est redressé, pour ses deux alternances, dans le réseau 33, 34 et envoyé sous forme d'un courant continu de com mande dans l'enroulement de commande 29,
de sorte qu'un courant de sortie est produit à partir de l'am plificateur 21 pour exciter la bobine 11 de manière brusque et déclencher une opération de chargement de charbon.
On voit que le pont est toujours déséquilibré dans le même sens, mais dans tous les cas la tension de sortie du réseau redresseur 33, 34 est indépen dante de la polarité de sa tension d'entrée.
La seconde forme d'exécution représentée à la fig. 2 est semblable à la première forme d'exécution, mais la bobine 11 est excitée seulement si deux por tes sont fermées, et non une seule porte comme dans la première forme d'exécution.
Les parties semblables des deux circuits portent les mêmes chiffres de référence. La seconde forme d'exécution comprend deux ponts, comportant cha cun deux enroulements 14 montés chacun sur un noyau 13 d'électro-aimant en forme de U, dans cha cune de deux branches opposées, en série avec un condensateur 15.
Chaque pont est excité par un enroulement secondaire différent du transformateur 17. Les armatures 12 d'un pont se déplacent près des noyaux 13 quand l'une des deux portes est fer mée, et les armatures 12 de l'autre pont se déplacent près des noyaux 13 correspondants quand l'autre porte est fermée.
Comme dans la première forme d'exécution, cet événement produit, dans chaque pont, une augmentation de l'inductance qui déséqui libre le pont et produit une tension de sortie qui est envoyée aux bornes du réseau redresseur correspon- dant comprenant deux résistances 33 et deux redres seurs 34, comme précédemment.
Les enroulements de charge de l'amplificateur magnétique 21 sont connectés à la bobine 11 par l'intermédiaire des redresseurs 31, comme précédem ment, mais ici l'amplificateur ne présente pas d'en roulement de réaction.
Comme dans l'exemple de la fig. 1, les redresseurs 31 assurent un seul sens d'écoulement du courant dans chaque enroulement de charge 22, de telle sorte que le courant de charge accentue le changement de saturation des noyaux dû à un courant de commande. Cette action, équiva lente à une réaction positive,
est bien connue. L'am- plificateur agit ainsi comme un interrupteur à ferme ture brusque, même sans enroulement de réaction.
L'enroulement de polarisation 25 est connecté de la même manière que précédemment, mais la ten sion qui lui est envoyée alimente un diviseur de ten sion comprenant des résistances 41 et 42 en série avec un redresseur 43.
La tension aux bornes de la résistance 42 est faible, parce que cette résistance est faible comparativement à la résistance 41, et elle est envoyée par le redresseur 43 aux bornes de l'en roulement de commande 29 en série avec une résis- tance 45 et avec les deux réseaux 33, 34 connectés en parallèle.
Chacun des deux circuits en parallèle contient l'unRTI ID="0002.0216" WI="5" HE="4" LX="1371" LY="2578"> des réseaux 33, 34 en série avec un redresseur 46, les redresseurs 46 laissant passer le courant dans le même sens.
Ainsi, un courant s'écoule normalement dans l'enroulement de polarisation 25 et dans l'enroule ment de commande 29 depuis la résistance 42, à travers la résistance 45, les redresseurs 46, les résis tances 33 et la résistance 41. Si toutefois l'un des ponts produit une tension de sortie par le fait que la porte correspondante est fermée, le potentiel à la jonction des redresseurs 34 et 46 s'élève et le redres- seur 46 n'est plus conducteur.
Le courant dans l'en roulement de commande 29 peut alors s'écouler seu lement à travers l'autre circuit en parallèle conte nant un redresseur 46 et un réseau 33, 34, et ainsi le courant est réduit.
Quand la seconde porte est fermée, de manière que le second pont soit déséqui libré et produise une tension de sortie, le second redresseur 46 est rendu non conducteur de la même manière que le premier et le courant ne s'écoule plus à travers l'enroulement de commande 29.
Quand cela se produit, un courant de sortie se produit dans les enroulements de charge 22, par suite du courant dans l'enroulement de polarisation 25, et excite la bobine 11 pour déclencher une opération de chargement de charbon. L'augmentation du courant de charge dans les enroulements 22 augmente le changement de saturation dû au courant de polari sation et, par un processus cumulatif, le courant de charge augmente rapidement.
Il faut noter que, dans chaque forme d'exécution décrite, le circuit électrique ne comprend aucun con tact mobile ni d'autres parties mobiles, de sorte que le circuit est d'un fonctionnement sûr.
L'accord des inductances 14 avec les condensa teurs 15 permet d'obtenir un changement important de l'impédance de chaque branche du pont quand les armatures 12 s'approchent des noyaux 13 et cet effet est accentué par l'emploi de deux inductances dans les branches opposées du pont.
Il est évident que le circuit de l'amplificateur magnétique pourrait être agencé de manière que la bobine 11 soit excitée seulement si l'une ou l'autre des portes est fermée, mais. non les deux.
On, pourrait aussi utiliser une seule paire d'arma tures 12 se déplaçant entre des positions adjacentes respectivement aux noyaux 13 d'un pont et aux noyaux 13 de l'autre pont, pour définir deux posi tions déterminées d'une pièce mobile.
Electrical control device The present invention relates to an electrical control device arranged so as to provide a signal when a mobile part reaches at least a determined position relative to another part, for example a limit position. This device can control, for example, a safety circuit breaker.
An object of the invention is to provide such a device which does not have contact between the parts movable with respect to one another.
The device forming the subject of the invention is characterized in that it comprises at least one armature, at least one electromagnet comprising a ferrous core with open ends and a winding, the armature and the electromagnet. magnet being arranged with respect to said parts in relative movement so that, in said determined position, the mature arc closely closes the magnetic circuit of the core,
and an amplifier arranged to produce an output signal in response to a change in inductance of said coil of the electromagnet and exhibiting a positive reaction such that the establishment of said signal is rapid.
Such a device is useful above all in installations in which the movement of the movable part does not need to be detected elsewhere than at the ends of a certain domain or in certain positions of this domain, rather than at the ends of a certain domain or in certain positions of this domain. installations where actual displacement is important in all positions.
Consequently, the device can be arranged so that, for the greater part of the range of relative movement of the parts, the armature or each armature has a negligible effect on the inductance of the winding or of each of the windings.
The output signal of the amplifier can control the relative movement of the two parts. It can be used, for example, to control the excitation of an elevator motor in order to. stop the motor when the elevator reaches a floor.
This output signal can obviously be applied to an installation in which an operation is triggered by the closing of a switch when certain safety measures have been taken, measures materialized by the meeting of the parts in relative movement.
The device has a large number of applications and can be used, in particular, in place of a conventional relay.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device according to the invention.
Figs. 1 and 2 are diagrams of the first and the second embodiment, respectively. The device shown in FIG. 1 is intended to form part of an automatic control installation of devices for loading coal in mines, to initiate a loading operation when a door is closed.
It is arranged so as to energize a coil 11 making it possible to trigger the operation as soon as a door is closed, the closing of the door producing the movement of two armatures 12 located near ferrous cores 13 of electromagnets in U-shaped, so as to close very closely the magnetic circuits of these cores and to significantly increase the inductance of windings 14 wound on these cores.
The windings 14 are each connected in series with a capacitor 15 and are placed in opposite branches, of an AC bridge excited by an AC source 16, through a transformer 17.
The capacitances of the capacitors are chosen so as to present reactances equal to the reactances of the windings 14 at the supply frequency when the armatures 12 are remote from the cores 13, so that, under these conditions, the branches of the bridge have pure resistances.
The bridge is arranged to be in equilibrium and to provide a zero output voltage when the reinforcements are at a distance from the cores.
The coil <B> 11 </B> is energized from a magnetic amplifier 21 comprising two load windings 22 connected to the. coil 11 and each connected between one of the ends of a secondary winding 23 of a transformer 24 excited by the source 16 and an intermediate tap of this winding 23.
The amplifier also comprises, mounted on the cores of the load windings 22, a bias winding 25, supplied through a two-wave rectifier 26 by another secondary winding 27 of the transformer 24, to prevent the passage of a current of load in the absence of a control signal.
It also comprises a winding 28 of positive reaction, excited by the voltage across the terminals of the coil 11 and which acts in such a way as to increase the charging current once the latter begins to flow,
and a control winding 29 which makes the load current dependent on the output voltage of the bridge.
The two load windings 22 are each connected by one end to the opposite ends of the secondary winding 23, and by the other end, via rectifiers 31, to one end of the coil 11.
The two rectifiers 31 thus operate as a two half-wave rectifier, so that the coil 11 is excited by a direct current. As the excitation of the control winding 29 changes, the degree of saturation of the cores changes and, with it, the impedance of the load windings and the load current.
By virtue of the positive reaction produced by the bearing 28, a change in the charging current induces a further change in the degree of saturation. The effect is cumulative and the charge current increases rapidly. In this way, the amplifier acts as a hard-to-close switch.
The output voltage of the bridge is sent into a network comprising two resistors 33 in series, connected to the terminals of two rectifiers 34 in series.
The entry of this network from the bridge is made between the junction of the resistors 33 and the junction of the rectifiers 34, and the output of the network for the control winding 29 is taken between the two junctions of the resistors 33 with the rectifiers 34.
When the door is closed and when the inductances of the windings 14 rise to destroy the balance of the bridge, an output signal is rectified, for its two halfwaves, in the network 33, 34 and sent in the form of a direct current of control in the control winding 29,
so that an output current is produced from the amplifier 21 to energize the coil 11 abruptly and initiate a charcoal charging operation.
It can be seen that the bridge is always unbalanced in the same direction, but in all cases the output voltage of the rectifier network 33, 34 is independent of the polarity of its input voltage.
The second embodiment shown in FIG. 2 is similar to the first embodiment, but the coil 11 is energized only if two doors are closed, and not a single door as in the first embodiment.
Similar parts of the two circuits bear the same reference numbers. The second embodiment comprises two bridges, each comprising two windings 14 each mounted on a U-shaped electromagnet core 13, in each of two opposite branches, in series with a capacitor 15.
Each bridge is energized by a different secondary winding of transformer 17. The frames 12 of one bridge move near the cores 13 when one of the two doors is closed, and the frames 12 of the other bridge move near the cores. cores 13 corresponding when the other door is closed.
As in the first embodiment, this event produces, in each bridge, an increase in inductance which unbalances the bridge and produces an output voltage which is sent to the terminals of the corresponding rectifier network comprising two resistors 33 and two straighteners 34, as before.
The load windings of the magnetic amplifier 21 are connected to the coil 11 by means of the rectifiers 31, as before, but here the amplifier does not have a feedback bearing.
As in the example of fig. 1, the rectifiers 31 provide only one direction of current flow in each load winding 22, so that the load current accentuates the change in saturation of the cores due to a control current. This action, slow to a positive reaction,
is well known. The amplifier thus acts as a hard-close switch, even without a feedback winding.
Bias winding 25 is connected in the same way as before, but the voltage sent to it feeds a voltage divider comprising resistors 41 and 42 in series with a rectifier 43.
The voltage across resistor 42 is low, because this resistance is low compared to resistor 41, and it is sent by rectifier 43 across control coil 29 in series with resistor 45 and with the two networks 33, 34 connected in parallel.
Each of the two circuits in parallel contains the unRTI ID = "0002.0216" WI = "5" HE = "4" LX = "1371" LY = "2578"> networks 33, 34 in series with a rectifier 46, the rectifiers 46 letting the current flow in the same direction.
Thus, a current normally flows in the bias winding 25 and in the control winding 29 from the resistor 42, through the resistor 45, the rectifiers 46, the resistors 33 and the resistor 41. If however one of the bridges produces an output voltage because the corresponding gate is closed, the potential at the junction of the rectifiers 34 and 46 rises and the rectifier 46 is no longer conductive.
The current in the control bearing 29 can then flow only through the other parallel circuit containing a rectifier 46 and a network 33, 34, and thus the current is reduced.
When the second gate is closed, so that the second bridge is unbalanced and produces an output voltage, the second rectifier 46 is made non-conductive in the same way as the first and current no longer flows through it. control winding 29.
When this occurs, an output current occurs in the load windings 22, as a result of the current in the bias winding 25, and energizes the coil 11 to initiate a charcoal charging operation. Increasing the load current in the windings 22 increases the change in saturation due to the bias current and, as a cumulative process, the load current increases rapidly.
It should be noted that in each embodiment described, the electrical circuit does not include any moving contact or other moving parts, so that the circuit is safe to operate.
The tuning of the inductors 14 with the capacitors 15 makes it possible to obtain a significant change in the impedance of each branch of the bridge when the reinforcements 12 approach the cores 13 and this effect is accentuated by the use of two inductors in the opposite branches of the bridge.
It is obvious that the circuit of the magnetic amplifier could be arranged so that the coil 11 is energized only if one or the other of the doors is closed, but. not both.
One could also use a single pair of armatures 12 moving between positions respectively adjacent to the cores 13 of one bridge and to the cores 13 of the other bridge, to define two determined positions of a moving part.