CH633924A5 - Commutateur de commande a pression. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un commutateur de commande à pression agencé pour établir un raccordement entre une charge constituée par une lampe et un circuit d'alimentation à courant alternatif, ce commutateur comprenant un élément de commutation à semi-conducteur pourvu d'une électrode gâchette, un circuit de comptage pourvu d'une entrée progressive et d'une sortie de commande numérique raccordée à l'électrode gâchette par un circuit générateur d'impulsions de déclenchement en vue de contrôler la conduction de l'élément de commutation à semi-conducteur en fonction de l'état de la sortie de commande, ainsi qu'un circuit formeur d'impulsions de commande pourvu d'une sortie raccordée à l'entrée progressive du circuit de comptage, d'une première et d'une deuxième borne d'entrée destinées à être raccordées à une première et une deuxième borne respectivement du circuit d'alimention, et d'une troisième entrée reliée à une électrode sensible à la pression, le circuit formeur d'impulsions de commande comprenant un étage écrêteur pourvu d'un premier circuit détecteur de niveau de tension présentant une entrée reliée à l'entrée de cet étage écrêteur et une sortie.

Un commutateur de commande à pression du type définie ci-dessus est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3 811 054. Une utilisation à grande échelle de ce commutateur de commande à pression est compliquée du fait qu'il présente une importante dissipation de puissance en absence de charge, qu'il ne peut contrôler des charges réactives telles que des lampes fluorescentes et que bon nombre de ses éléments ne peuvent être intégrés sous une forme monolithique.

Le but de l'invention est de fournir un commutateur de commande à pression présentant une très faible dissipation de 5 puissance en absence de charge, pouvant contrôler des charges réactives et permettant d'envisager son intégration sous une forme monolithique, à l'exception de quelques-uns des ses éléments seulement. Le commutateur objet de l'invention est défini dans la revendication 1.

io Le brevet britannique no. 1 395 158 décrit un circuit de commutation comprenant un premier et un second circuit de déclenchement servant à donner un signal de déclenchement lorsque le voltage d'une source de courant alternatif tombe au-dessous ou s'élève au-desus d'une valeur donnée. Le but de ce 15 dispositif est de régler la puissance appliquée à un tableau à partir de sources de voltage de valeur différente, par exemple 100 volts et 200 volts.

Le commutateur de commande à pression selon l'invention produit un signal de commande en réponse à un incrément du 20 niveau moyen du voltage. Un premier détecteur du niveau de voltage donne une valeur témoin du niveau moyen du voltage et un second détecteur du niveau de voltage produit les signaux de commande à l'aide de cette valeur témoin. Ainsi, le commutateur selon l'invention perçoit un changement relatif du niveau 25 de voltage, tandis que le commutateur selon le brevet britannique perçoit un changement absolu.

L'invention sera décrite, ci-après plus en détail, en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma fonctionnel d'une forme de réalisa-30 tion préférée du commutateur de commande à pression suivant l'invention; et la figure 2 est un schéma de montage d'un étage écrêteur de détection de pression intégré dans le schéma fonctionnel de la figure 1.

35 La figure 1 illustre un commutateur de commande à pression dont la fonction principale (à l'exception des perfectionnements suivant l'invention qui seront décrits ci-après) est expliquée en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3 811 054, ce commutateur étant interconnecté entre une 40 charge 1 constituée d'une lampe et un circuit d'alimentation 2 dans une installation d'éclairage pour courant alternatif, tandis qu'il comprend un élément de commutation à semi-conducteurs 3 comportant une électrode gâchette. Ce commutateur de commande à pression comprend également un circuit de comptage 4 45 comportant une entrée progressive et une sortie de commande numérique raccordée à l'électrode gâchette de l'élément de commutation à semi-conducteurs 3 via un circuit générateur d'impulsions de déclenchement 5 en vue de contrôler la conduction de l'élément de commutation à semi-conducteurs 3 en fonc-50 tion de l'état d'excitation de la sortie de commande numérique, ainsi qu'un circuit formeur d'impulsions de commande 6 comportant une sortie raccordée à l'entrée progressive du circuit de comptage 4, de même qu'une première et une deuxième borne d'entrée raccordées à une première borne 7 et à une deuxième 55 borne 8 respectivement du circuit d'alimentation 2 via une réac-tance capacitive extérieure sensible à la pression.

Le circuit formeur d'impulsions de commande 6 comprend une étage écrêteur de détection de pression 9 qui sera décrit ci-après en regard de la figure 2.

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La sortie du circuit formeur d'impulsions de commande 6 est raccordée à la sortie de l'étage écrêteur 9 via un circuit de comptage d'impulsions 10 et un circuit ET 11 comportant une entrée d'inhibition raccordée au circuit d'alimentation 2 via un 65 deuxième étage écrêteur 12 ayant la même structure interne que l'étage écrêteur 9 et dont la fonction est d'empêcher un fonctio-nement défectueux dû à la présence d'impulsions de commande erronées émises suite à une élévation de tension survenant dans

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le circuit d'alimentation 2, par exemple, lors d'un débranchement de fours électriques.

Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, le circuit générateur d'impulsions de déclenchement 5 du commutateur de commande à pression comprend un multivibrateur monostable 13 comportant une première entrée pour le déclenchement des flancs antérieurs des impulsions et une deuxième entrée pour le déclenchement des flancs postérieurs de ces dernières , ces entrées étant raccordées conjointement au circuit d'alimentation 2 en parallèle avec l'élément de commutation à semi-conducteur 3 et en série avec la charge 1 sous forme d'une lampe, de façon à être commandées par le courant traversant cette charge qui peut être une lampe à incandescence ou une lampe fluorescente avec un condensateur de compensatiion de phase. Le raccordement entre l'entrée du multivibrateur monostable 13 prévue pour le déclenchement des flancs postérieurs des impulsions et le circuit d'alimentation 2 est établi via un diviseur de tension résistif dans lequel une jonction de dérivation est raccordée à un potentiel de polarisation afin d'assurer un déclenchement symétrique pour les demi-périodes positives et négatives du courant alternatif passant dans la charge 1 sous forme d'une lampe. Dans le présent exemple le multivibrateur monostable est du type à logique complémentaire MOS à semiconducteurs, le potentiel de polarisation est la tension d'alimentation VDD du multivibrateur monostable, tandis que la résistance de la jonction de dérivation est pratiquement égale à la moitié de la valeur de la résistance de la jonction série prévue dans le diviseur de tension.

Le circuit générateur d'impulsions de déclenchement 5 comprend un circuit ET supplémentaire 14 comportant une première entrée raccordée à la sortie du multivibrateur monostable 13 et une deuxième entrée raccordée à la sortie de commande numérique du circuit de comptage 4, ainsi qu'une sortie raccordée à l'électrode gâchette de l'élément à semi-conducteur 3 via un étage d'attaque 15. Ce dernier émet une impulsion de déclenchement lorsqu'une tension prédéterminée s'est formée sur l'élément à semi-conducteur 3 qui, dans le présent exemple, est un TRIAC. La durée de l'impulsion de déclenchement peut être très courte comparativement à la durée de la demi-période du courant alternatif, par exemple, 100 p,s et 10 ms respectivement, ce qui implique que la dissipation de puissance en absence de charge du commutateur de commande à pression peut être réduite à une très faible valeur compte tenu de la quantité de courant modeste qu'il doit fournir au circuit de commande appartenant à l'élément à semi-conducteur 3.

L'alimentation de courant au circuit de commande dans le commutateur de commande à pressions s'effectue, conformément au présent exemple, via une diode redresseuse 16, un condensateur de filtrage 17, une résistance chutrice 18 pour le raccordement au circuit d'alimentation 2 et une diode Zener de limitation de tension 19. La dissipation de puissance en absence de charge du commutateur de commande à pression est pratiquement égale à la dissipation de puissance de la résistance chutrice 18 et, dans la forme de réalisation préférée de l'invention, elle peut être maintenue en dessous de lh watt à une tension de 240 volts en courant alternatif en excitant un TRIAC capable de débiter un courant de 2,5 ampères.

La figure 2 est un schéma de montage de l'étage écrêteur 9 de la figure 1 selon une forme de réalisation appropriée pour une intégration monolithique conjointement avec le circuit générateur d'impulsions de déclenchement 5 décrit ci-dessus et la majeure partie des autres éléments du commutateur de commande à pression. Les entrées de signaux respectives de deux comparateurs de tension 20 et 21 sont raccordées conjointement à une entrée de commande 22 de l'étage écrêteur 9 via un circuit de protection constitué d'une résistance 23 et d'un condensateur 24. Ces comparateurs de tension comportent également des entrées de référence respectives raccordées conjointement à la sortie du comparateur 20 via un détecteur de valeur de crête constitué d'une diode redresseuse 25, d'un condensateur 26, d'une résistance de charge 27 et d'une résistance de décharge 28 contrôlée par une diode de commutation 29 ainsi 5 qu'on le décrira ci-après plus en détail. Le raccordement entre l'entrée de signaux de l'autre comparateur 21 et l'entrée de commande 22 est établie via un diviseur de tension résistif constitué d'une résistance série 30 et d'une résistance parallèle 31. La sortie 32 du comparateur de tension 21, reliée à la source de io tension + V par une résistance d'alimentation de courant 33, constitue la sortie de l'étage écrêteur.

La sensibilité de l'étage écrêteur de détection de pression 9 est inversement proportionnelle à l'atténuation assurée dans le 15 diviseur de tension résistif précité et qui, avec maintien d'une tolérance vis-à-vis de l'émission d'impulsions de command erronées, peut être réduite en raison inverse d'un accroissement des constantes de temps pour la charge et la décharge survenant dans le détecteur de valeur de crête précité. Dans ce dernier, la 20 constante de temps pour la charge doit, en tout cas, être nettement supérieure à la durée d'une période du courant alternatif passant dans le circuit d'alimentation 2. Toutefois, la valeur de la résistance de décharge 28 peut être nettement inférieure à celle de la résistance de charge 27 du fait que la première résis-25 tance 28 est contrôlée par la diode de commutation 29 qui est conçue pour conduire le courant uniquement pendant un très court intervalle de temps de la période du courant alternatif circulant dans le circuit d'alimentation 2, intervalle de temps qui correspond à la durée de l'impulsion de déclenchement pour la 30 demi-période négative appliquée à l'élément à semi-conducteurs 3. Ce système est réalisé de telle sorte que la diode de commutation 29 soit raccordée à la sortie d'un circuit ET 34 comportant une entrée de signaux 35 destinée à être raccordée à la sortie du multivibrateur monostable 13 de la figure 1, ainsi 35 qu'une entrée d'inhibition 36 destinée à être raccordée à l'entrée de ce multivibrateur monostable 13 qui est prévue pour le déclenchement des flancs postérieurs des impulsions.

Le circuit de l'étage écrêteur de la figure 2 peut être modifié en remplaçant la diode redresseuse 25 et la diode de commutalo tion 29 par des portes analogiques MOS à faibles courants de fuite. En outre, la résistance série 30 peut éventuellement être remplacée par une connexion directe avec une polarisation négative de l'entrée de signaux du comparateur de tension 21 par rapport à son entrée de référence.

45 La fonction de l'étage écrêteur illustré en figure 2 correspond à celle d'un étage écrêteur décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no. 3 811 054, mais il fonctionne avec une plus faible-tension de signal et de plus grandes tolérances dans les résistances de circuit, ce qui le rend approprié pour une 50 intégration monolithique. Il est essentiel que les variations survenant dans la capacitance extérieure appliquée à l'entrée de l'étage écrêteur de détection de pression 9 n'influencent que dans une faible mesure la position de phase des impulsions de commande émises par ce dernier afin d'assurer un traitement 55 correct des signaux dans le circuit ET 11 et l'étage de comptage d'impulsions 10. A cet effet, on sélectionne, pour toutes les résistances 23, 30 et 31, une valeur nettement inférieure à la réactance du condensateur 24 dont la capacitance est à son tour sélectionnée à une valeur pratiquement égale à la capacitance 6o extérieure maximum, soit 500 pF dans le présent exemple. En outre, l'entrée de l'étage écrêteur 9 peut être pourvue d'un circuit de dérivation présentant une atténuation variable obtenue, par exemple, au moyen d'un transistor à effet de champ commandé par la tension passant dans le condensateur 26 du détec-65 teur de valeur de crête de façon connue comme décrit dans «Electronics», volume 50, No. 7, page 107. On obtient alors, dans le circuit d'entrée de l'étage écrêteur, un rapport constant entre une réactance série extérieure variable et une résistance

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parallèle variant proportionnellement à cette dernière, si bien que la position de phase des impulsions de commande émises par cet étage est maintenue constante par rapport à la phase du courant alternatif passant dans le circuit d'alimentation 2 ; dès lors, le circuit ET 11 et l'étage écrêteur 12 peuvent accroître la tolérance existant dans les impulsions de commande erronées d'inhibition émises suite aux tensions transitoires présentes dans le circuit d'alimentation 2.

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1 feuille dessins

Claims (3)

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1. Commutateur de commande à pression agencé pour établir un raccordement entre une charge (1) constituée par une lampe et un circuit d'alimentation (2) à courant alternatif, ce commutateur comprenant un élément de commutation à semiconducteur (3) pourvu d'une électrode gâchette, un circuit de comptage (4) pourvu d'une entrée progressive et d'une sortie de commande numérique raccordée à l'électrode gâchette par un circuit générateur d'impulsions de déclenchement (5) en vue de contrôler la conduction de l'élément de commutation à semiconducteur en fonction de l'état de ladite sortie de commande, ainsi qu'un circuit formeur d'impulsions de commande (6) pourvu d'une sortie raccordée à l'entrée progressive du circuit de comptage (4), d'une première et d'une deuxième borne d'entrée destinées à être raccordées à une première et une deuxième borne (7, 8) respectivement du circuit d'alimentation, et d'une troisième entrée reliée à une électrode sensible à la pression, le circuit formeur d'impulsions de commande comprenant un étage écrêteur (9) pourvu d'un premier circuit détecteur de niveau de tension (20,25, 26,27,28,29) présentant une entrée reliée à l'entrée de cet étage écrêteur et une sortie, caractérisé en ce que l'étage écrêteur (9) comprend un second circuit détecteur de niveau de tension (21), pourvu d'une première entrée reliée à la sortie du premier circuit détecteur de niveau de tension, le niveau d'écrêtage contrôlé par le second circuit détecteur de niveau de tension étant supérieur au niveau d'écrêtage contrôlé par le premier circuit détecteur de niveau de tension et ledit second circuit détecteur de niveau de tension étant pourvu d'une seconde entrée et d'une sortie reliées respectivement à l'entrée (22) et à la sortie (32) de l'étage écrêteur.

2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde entrée du second circuit détecteur de niveau de tension (21) est reliée à l'entrée de l'étage écrêteur par un diviseur de tension (30,31).

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REVENDICATIONS

3. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second circuit détecteur de niveau de tension est relié à l'entrée de l'étage écrêteur par un circuit shunt présentant une atténuation variable contrôlée par le premier circuit détecteur de niveau de tension.