EP0314222B1 - Dispositif pour le transfert d'énergie électrique - Google Patents

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EP0314222B1
EP0314222B1 EP19880202247 EP88202247A EP0314222B1 EP 0314222 B1 EP0314222 B1 EP 0314222B1 EP 19880202247 EP19880202247 EP 19880202247 EP 88202247 A EP88202247 A EP 88202247A EP 0314222 B1 EP0314222 B1 EP 0314222B1
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EP
European Patent Office
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coil
cores
members
core
frame
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP19880202247
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German (de)
English (en)
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EP0314222A1 (fr
Inventor
Hans-Dieter Heinen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ets R Heinen N V SA
Original Assignee
Ets R Heinen N V SA
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Publication date
Application filed by Ets R Heinen N V SA filed Critical Ets R Heinen N V SA
Publication of EP0314222A1 publication Critical patent/EP0314222A1/fr
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • G07C2009/00769Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means
    • G07C2009/00777Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means by induction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • H01F2038/143Inductive couplings for signals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T292/00Closure fasteners
    • Y10T292/11Magnetic

Definitions

  • the present invention relates to a device for transferring electrical energy as defined in the preamble of claim 1.
  • Such a device for energy transfer is known in particular from DE-A 3612761.
  • This known device only allows the transfer of energy with a low power, that therefore only ensures the charging of a battery.
  • This battery is absolutely essential to accumulate the power necessary to control a door lock, for which this device is intended.
  • the battery controls the lock via the base of a transistor which allows an electric current to pass as soon as it reaches the threshold voltage of this transistor.
  • this known device has significant drawbacks resulting from the presence of a battery, in particular by the fact that there is reason to regularly check the state of the battery and that, despite a regular check, the risk still persists. that it becomes defective between two checks.
  • a lock controlled by means of a battery offers practically no security against burglary, since one can generally easily locate the battery in the door leaf and act on the lock by applying a sufficiently high voltage to the base of the transistor controlled by the battery, that is to say which is greater than the threshold voltage thereof.
  • One of the essential aims of the present invention is to remedy all these drawbacks and moreover to present a device of an extremely simple design which is very useful for the transfer not only of energy, but also of information of all kinds and this for practically any position of the two parts relative to each other.
  • the first respectively the second coil is connected in parallel on a first respectively a second capacitor to form resonant electrical circuits having the same resonant frequency, so that the transfer of energy takes place essentially at the resonant frequency of these circuits.
  • the two aforementioned parts being constituted by a frame, on the one hand, and a door or window leaf, on the other hand, the second coil with its core are mounted in the edge of said leaf , while the first coil with its core are mounted in the frame, so as to be located opposite the second coil with its core, when the leaf is in its closed position in the frame, and thus form a minimum air gap between the magnetic cores of the two coils.
  • Figure 1 is a perspective view of a door equipped with an energy and information transfer device according to this particular embodiment of the invention.
  • Figure 2 is an elevational view, partially broken, of the door in the closed position.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the electrical circuit of this particular embodiment of the energy and information transfer device according to the invention.
  • Figure 4 is, on a larger scale, a representation of a detail of an essential element of the device according to the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation of another detail of this essential element of the device according to this particular embodiment of the invention.
  • the invention relates, in general, to a device for transferring electrical energy and / or information between any two parts which are movable relative to one another.
  • this device finds especially its application for the transfer of energy between a frame and a door leaf and / or opening window mounted in this frame, between a cover and the edges of the access of an enclosure closed by this cover and, finally, between a drawer and a frame in which this drawer can slide.
  • This device comprises a first electrically conductive coil comprising an insulated conductive wire wound on a first magnetic core, for example made of ferrite, and a second electrically conductive coil, the number and diameter of the turns of which may be the same or different from number and diameter of those of the first coil, which is wound on a second magnetic core, for example also made of ferrite, the shape and dimensions of which may be the same as or different from those of the first core.
  • the first coil is intended to be connected to a source of electrical energy and to be mounted with its core on one of the two aforementioned parts, while the second coil is intended to be mounted with its core on the other part.
  • the mounting relative to each other of these two coils with their respective cores is such that these two cores determine a magnetic circuit in at least one determined position of these parts relative to the other to thereby allow that a variable electric current, for example an alternating current, flowing through said first coil generates a magnetic flux in the two cores.
  • a variable electric current for example an alternating current
  • the flux variation gives rise to an induced electromotive force which appears at the terminals of the second coil. This electromotive force will give rise to an electric current in this second coil when the latter is connected to a closed electrical circuit.
  • This device is characterized in that each of the coils is connected in parallel on a capacitor to form resonant tuned circuits, so that the transfer of energy is carried out essentially at the resonant frequency of these circuits and thus a high power level in a relatively small volume is obtained which is capable of directly powering a mechanism, such as a lock, without requiring a battery.
  • means are provided, such as springs, for applying the cores against each other, so as to eliminate the air gap.
  • the figures show a door leaf 1 mounted in a frame 2 and articulated to the latter by hinges 2 ′.
  • the first coil 9 and its core 10 are mounted in a cavity 11 formed in the frame 2, while the second coil 12 and its core 13 are mounted in a cavity 14 formed in the edge 3 of the door leaf 1 and so that, when leaf 1 is in its closed position in the frame, as shown in Figure 2, the coils with their corresponding cores are located opposite one of the another thus forming, in this position, a minimum air gap 15 between the two cores 10 and 13.
  • the terminals of the coil 9 are connected, by conducting wires 9 ′, to a source of electrical energy which is, in this particular embodiment, constituted by an oscillator 39 supplying the coil 9 with alternating current with a frequency included between 500 and 50,000 Hertz.
  • the second coil 12 is connected to an electrical circuit 28 for controlling an electromagnet 25 of a lock embedded in the door leaf 1.
  • This lock comprises a latch bolt or half-turn 5, which can be actuated directly by a handle 4, on one side of the door, and a dead bolt 6, which can be actuated by a key, not shown in the figures.
  • the electromagnet 25 may for example have the function, when it is excited, of bringing the latch bolt 5 into an open position.
  • a capacitor 40 and 41 is connected in parallel respectively on the coil 9 and on the coil 12, the value of which is chosen so as to obtain a resonance for the frequency of the excitation signal produced by the energy source.
  • Each coil thus defines with its corresponding capacitor what is called “a tuned circuit", making it possible to create in the coils, for a given relatively reduced amplitude of an excitation signal, a sufficiently large electric current and this for coils having a relatively small number of turns.
  • L1 the inductance measured across the coil 9 taking into account the influence of L2
  • L2 the inductance measured across the coil 12 taking into account the influence of L1
  • C1 the capacity of the capacitor 40 mounted in parallel on the coil 9
  • C2 the capacity of the capacitor 41 mounted in parallel on the coil 12.
  • the frequency used in these examples is 16 kHz.
  • a pulsed current is obtained at the terminals of the coil 9 by making use of a field effect transistor 42 which intermittently interrupts the current flowing through the coil 9, the other terminal being connected to a direct current source.
  • two magnetic cores 10 and 13 which are substantially identical and which each have the shape of an E, as shown in Figure 5.
  • the coils are wound on the central branch of these cores and the free ends of the latter and of the other two branches of one of the cores are directed towards the free ends of the corresponding branches of the other core at the time where they are in their closest position to each other, which is, in this case, the closed position of the door.
  • the device according to the invention is suitable not only for the transfer of the energy necessary for the control of mechanical members, such as the bolt of a door lock, but can also be advantageously used for the transmission of electrical signals transporting information between two moving parts with respect to each other.
  • the device according to the invention is particularly suitable for the transmission of information on the state of a door.
  • the state of the door is characterized by its position, in particular open or closed, its thermal uniformity and its mechanical situation, such as stresses, deformations, defects, etc.
  • the door leaf 1 may contain a set of electronic and electrical circuits supplied directly or indirectly via the coils 9 and 12 described above.
  • This assembly may include conductors in series distributed over substantially the entire surface of the door leaf, inside of the latter, so as to form what is called “surface loops" 22, which can be traversed permanently by a weak electric current.
  • This set of electronic and electrical circuits can also include a series of vibration sensors 23 and thermal sensors 24 which are also distributed invisibly over the entire surface of the door leaf 1 and which make it possible to detect mechanical vibrations and variations respectively. abnormal temperature at this surface. These vibrations or variations in temperature can therefore also result from an attempted break-in or a fire.
  • the sensors 23 and 24 are connected to contacts 33, respectively 34, of an electronic centralization unit 26 which collects and manages the information coming from the sensors, surface loops and the lock.
  • the surface loops are connected directly to this centralization unit 26, without separate contacts since they in fact fulfill the function themselves. of contacts. Indeed, any abnormal variation which occurs in the current flow of these loops, caused for example during an attempt to cut the door or a fire causing deterioration or the section of one or more loops can be detected by the unit 26 and thus give rise to a warning signal.
  • a detector 30 which is connected in parallel to the coil 12 and which indicates, depending on the voltage across the terminals of the coil 12 or of the electromagnet 25, whether the door is in the open or closed position. This information is transmitted, in the same way as that coming from the surface sensors and loops, to the centralization unit 26.
  • the state of the lock itself is controlled by the contacts 31 and 32 connected to the centralization unit 26.
  • the throwing bolt 5 When the throwing bolt 5 is brought into the retracted position, it opens the contact 31 by giving a signal to this unit, while the contact 32 opens when the deadbolt 6 is brought into the retracted position.
  • the centralization unit 26 requires only a small amount of energy and is permanently supplied either by the coil 12, when the door is closed or practically closed, or by a small battery 27 incorporated in the leaf door 1.
  • the battery 27 provides current only if it turns out that the energy supplied by the coil 12 to the centralization unit is insufficient.
  • This battery is connected in parallel to the coil 12 by means of a rectifier 29 which, on the one hand, prevents any return of energy from the battery to the electromagnet 27 and to the coil 12 and, d on the other hand, rectifies the electric current sent by the coil to the battery.
  • the battery can automatically be recharged when the door is closed.
  • the centralization unit 26 is in turn connected to another electronic circuit 35 by means of two coils of conductive wires 16 and 19 each wound on a magnetic core 17 respectively 20, which allow the transfer of information coming from the centralization unit 26, in the form of electrical signals, from the door leaf 1 to the frame 2 and this also without mechanical links between the leaf and the frame.
  • the coil 16 is mounted with its core 17 in a cavity 18 formed in the edge of the door leaf 1, on the side where the hinges 2 ′ are located, that is to say where this leaf 1 is articulated on the frame. 2.
  • the coil 19 is mounted with its core 20 in a similar cavity 21 made in the frame 2 at the same level as that of the cavity 18.
  • the signals are decoded in the other electronic circuit 35 possibly comprising a microprocessor.
  • This electronic circuit 35 provides for local processing of information. Thus, among other things, it receives information on the state of the data. On the other hand, it transmits orders, for example an opening command from the outside, managed beforehand by an access control center 37 to the premises intended to be protected by the door and its transfer device. energy and information.
  • the opening command can be carried out, for example, by pressing a push button not shown in the figures.
  • This type of control can prove to be particularly useful for a remote opening control, and in particular from inside the enclosure to be protected.
  • the electronic circuit 35 is connected to an oscillator 39 being, as already mentioned above, itself connected with the coil 9.
  • the transmission of information contained in the electronic circuit 26 of the door leaf 1 to the door frame 2 of the door could also be carried out in certain cases at least via infrared rays for example.
  • access control 37 it is still possible to open and possibly lock the door, eg by entering a code through a keyboard provided for this purpose, by making use of a magnetic card which is introduced into a slot, remotely by a portable ultrasonic device, etc ...
  • the coil 9 is permanently the seat of an alternating current of low amplitude which ensures, through the device described, the supply of the electronic circuits located in the leaf 1 of the door as well as the recharging of the battery 27 also placed in the leaf.
  • the activation of the electromagnet 25 of the lock requires a higher power and is carried out by temporarily exciting the coil 9 by a current of higher amplitude.
  • the device according to the invention advantageously applies both to single-leaf doors and to double-leaf doors, on sliding doors or on roller shutters or doors.

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Description

  • La présente invention est relative à un dispositif pour le transfert d'énergie électrique tel que défini dans le préambule de la revendication 1.
  • Un tel dispositif pour le transfert d'énergie est notamment connu par le DE-A 3612761.
  • Ce dispositif connu ne permet que le transfert d'énergie avec une faible puissance, que de ce fait assure seulement la charge d'une batterie. Cette batterie est absolument indispensable pour accumuler la puissance nécessaire à la commande d'une serrure de porte, à laquelle ce dispositif est destiné.
  • En effet, la batterie commande la serrure via la base d'un transistor qui laisse passer un courant électrique dès que celui-ci atteint la tension de seuil de ce transistor.
  • Ainsi, ce dispositif connu présente des inconvénients non négligeables résultant de la présence d'une batterie, notamment par le fait qu'il y a lieu de contrôler régulièrement l'état de la batterie et que, malgré un contrôle régulier, le risque persiste toujours qu'elle devienne défectueuse entre deux contrôles.
  • De plus, une serrure commandée par l'intermédiaire d'une batterie ne présente pratiquement aucune sécurité contre l'effraction, étant donné que l'on peut en général facilement localiser la batterie dans le battant d'une porte et agir sur la serrure en appliquant à la base du transistor commandé par la batterie une tension suffisamment importante, c'est-à-dire qui soit supérieure à la tension de seuil de celui-ci.
  • Un des buts essentiels de la présente invention est de remédier à tous ces inconvénients et de plus de présenter un dispositif d'une conception extrêmement simple qui est très utile pour le transfert non seulement d'énergie, mais également d'informations de tout genre et ce pour pratiquement n'importe quelle position des deux parties l'une par rapport à l'autre.
  • A cet effet, dans le dispositif suivant l'invention, pour le transfert d'énergie électrique entre deux parties mobiles, l'une par rapport à l'autre, la première respectivement la deuxième bobine est connetée en parallèle sur un premier respectivement un second condensateur pour former des circuits électriques résonants ayant la même fréquence de résonance, de manière à ce que le transfert d'énergie soit réalisé essentiellement à la fréquence de résonance de ces circuits.
  • Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, une des parties précitées étant mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture par rapport à l'autre partie, les noyaux magnétiques sont montés dans chacune de ces parties de manière à ce que l'entrefer éventuel entre ces noyaux soit minimal lorsque les deux parties sont dans une position de fermeture l'une par rapport à l'autre.
  • Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les deux parties précitées étant constituées par une huisserie, d'une part, et un battant de porte ou de fenêtre, d'autre part, la deuxième bobine avec son noyau sont montés dans le chant dudit battant, tandis que la première bobine avec son noyau sont montés dans l'huisserie, de manière à se situer en regard de la deuxième bobine avec son noyau, lorsque le battant est dans sa position de fermeture dans l'huisserie, et à former ainsi un entrefer minimal entre les noyaux magnétiques des deux bobines.
  • D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation particulière du dispositif de transfert d'énergie et/ou d'informations suivant l'invention appliquée sur une porte ; les références utilisées dans cette description se rapportent aux figures annexées.
  • La figure 1 est une vue en perspective d'une porte équipée d'un dispositif de transfert d'énergie et d'informations suivant cette forme de réalisation particulière de l'invention.
  • La figure 2 est une vue en élévation, avec brisure partielle, de la porte en position fermée.
  • La figure 3 est une représentation schématique du circuit électrique de cette forme de réalisation particulière du dispositif de transfert d'énergie et d'informations suivant l'invention.
  • La figure 4 est, à plus grande échelle, une représentation d'un détail d'un élément essentiel du dispositif suivant l'invention.
  • La figure 5 est une représentation schématique d'un autre détail de cet élément essentiel du dispositif suivant cette forme de réalisation particulière de l'invention.
  • Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence se rapportent aux mêmes éléments.
  • L'invention concerne, d'une façon générale, un dispositif pour le transfert d'énergie électrique et/ou d'informations entre deux parties quelconques mobiles l'une par rapport à l'autre.
  • Toutefois, ce dispositif trouve surtout son application pour le transfert d'énergie entre une huisserie et un battant de porte et/ou de fenêtre ouvrante montée dans cette huisserie, entre un couvercle et les bords de l'accès d'une enceinte fermée par ce couvercle et, enfin, entre un tiroir et un châssis dans lequel ce tiroir peut coulisser.
  • Ce dispositif comporte une première bobine conductrice d'électricité comprenant un fil conducteur isolé enroulé sur un premier noyau magnétique, par exemple en ferrite, et une deuxième bobine conductrice d'électricité, dont le nombre et le diamètre des spires peut être identique ou différent du nombre et diamètre de ceux de la première bobine, qui est enroulée sur un deuxième noyau magnétique, par exemple également en ferrite, dont la forme et les dimensions peuvent être les mêmes que ou différentes de celles du premier noyau.
  • La première bobine est destinée à être branchée sur une source d'énergie électrique et à être montée avec son noyau sur une des deux parties précitées, tandis que la deuxième bobine est destinée à être montée avec son noyau sur l'autre partie.
  • Le montage l'une par rapport à l'autre de ces deux bobines avec leurs noyaux respectifs est tel que ces deux noyaux déterminent un circuit magnétique dans au moins une position déterminée de ces parties l'une par rapport à l'autre pour permettre ainsi qu'un courant électrique variable, par exemple un courant alternatif, parcourant ladite première bobine engendre un flux magnétique dans les deux noyaux. La variation de flux donne naissance à une force électro-motrice induite qui apparaît aux bornes de la deuxième bobine. Cette force électromotrice donnera naissance à un courant électrique dans cette deuxième bobine lorsque cette dernière est branchée dans un circuit électrique fermé.
  • Ce dispositif est caractérisé en ce que chacune des bobines est connectée en parallèle sur un condensateur pour former des circuits accordés résonants, de manière à ce que le transfert d'énergie soit réalisé essentiellement à la fréquence de résonance de ces circuits et qu'ainsi un haut niveau de puissance dans un volume relativement réduit soit obtenu qui est capable d'alimenter directement un mécanisme, telle qu'une serrure, sans nécessiter de batterie.
  • Afin d'assurer, dans au moins une position relative des deux parties, un transfert d'énergie entre les deux bobines avec un maximum de rendement, il est souhaitable que l'entrefer entre les deux noyaux magnétiques soit minimal ou même, si possible, inexistant dans cette position relative.
  • Ainsi, si une des deux parties précitées est mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture par rapport à l'autre partie, il pourrait par exemple être utile que cet entrefer soit minimal ou inexistant lorsque les deux parties sont dans leur position de fermeture l'une par rapport à l'autre.
  • Dans certains cas, il pourrait être utile que, dans cette position de fermeture, des moyens soient prévus, tels que des ressorts, pour appliquer les noyaux les uns contre les autres, de manière à supprimer l'entrefer.
  • Etant donné qu'une préférence particulière est donnée à l'application du dispositif suivant l'invention sur des portes, les figures annexées, qui seront décrites ci-après, concernent cette forme de réalisation préférentielle.
  • Les figures présentent un battant de porte 1 monté dans une huisserie 2 et articulé à cette dernière par des charnières 2′.
  • Dans cette forme de réalisation particulière, la première bobine 9 et son noyau 10 sont montés dans une cavité 11 pratiquée dans l'huisserie 2, tandis que la deuxième bobine 12 et son noyau 13 sont montés dans une cavité 14 pratiquée dans le chant 3 du battant de porte 1 et ce de manière à ce que, lorsque le battant 1 est dans sa position de fermeture dans l'huisserie, comme montré à la figure 2, les bobines avec leurs noyaux correspondants se situent en regard l'une de l'autre en formant ainsi, dans cette position, un entrefer minimal 15 entre les deux noyaux 10 et 13.
  • Les bornes de la bobine 9 sont branchées, par des fils conducteurs 9′ sur une source d'énergie électrique qui est, dans cette forme de réalisation particulière, constituée par un oscillateur 39 fournissant à la bobine 9 un courant alternatif d'une fréquence comprise entre 500 et 50.000 Hertz.
  • La deuxième bobine 12 est branchée dans un circuit électrique 28 de commande d'un électro-aimant 25 d'une serrure encastrée dans le battant de porte 1.
  • Cette serrure comprend un pêne lançant ou demi-tour 5, pouvant être actionné directement par une poignée 4, d'un côté de la porte, et un pêne dormant 6, pouvant être actionné par une clef, non représentée aux figures.
  • Dans leur position de fermeture ces pênes 5 et 6 s'engagent dans des gâches 7, respectivement 8 prévues dans l'huisserie 2.
  • L'électro-aimant 25 peut par exemple avoir comme fonction, lorsqu'il est excité, d'amener le pêne lançant 5 dans une position d'ouverture.
  • Le dispositif suivant l'invention, est de préférence constitué d'un bloc autonome qui, par des moyens mécanniques et électriques très simples, est raccordé aux moyens de commande d'une serrure quelconque connue en soi, et qui, de plus, permet en même temps le transfert de tout genre d'informations indépendamment de la serrure.
  • Ainsi, il n'a pas été jugé utile de décrire la serrure plus en détail dans le contexte de la présente invention.
  • Afin de permettre de réduire l'encombrement de ces bobines avec leurs noyaux respectifs au stricte minimum et ainsi permettre leur pose dans un espace aussi réduit que possible et notamment dans le chant d'un battant de porte, comme représenté à la figure 4, tout en assurant un transfert d'énergie suffisant pour commander directement la serrure, sans nécessiter de batterie, un condensateur 40 et 41 est connecté en parallèle respectivement sur la bobine 9 et sur la bobine 12, dont la valeur est choisie de manière à obtenir une résonance pour la fréquence du signal d'excitation produite par la source d'énergie.
  • Chaque bobine définit ainsi avec son condensateur correspondant ce qui est appelé "un circuit accordé", permettant de créer dans les bobines, pour une amplitude donnée relativement réduite d'un signal d'excitation, un courant électrique suffisamment important et ceci pour des bobines présentant un nombre relativement réduit de spires.
  • Pour chaque circuit accordé les valeurs de ses composants sont fournies par les relations suivantes :
    Figure imgb0001

    dans lesquelles
    L₁ = l'inductance mesurée aux bornes de la bobine 9 compte tenu de l'influence de L₂ ;
    L₂ = l'inductance mesurée aux bornes de la bobine 12 compte tenu de l'influence de L₁ ;
    C₁ = la capacité du condensateur 40 monté en parallèle sur la bobine 9 ;
    C₂ = la capacité du condensateur 41 monté en parallèle sur la bobine 12.
  • Afin de permettre d'illustrer plus concrètement cette forme de réalisation particulière, un exemple de réalisation sera donné ci-après avec référence à la figure 4.
  • Dans cet exemple, les bobines sont placées sur des noyaux magnétiques en Ferrite Siemens type B66341 Gx 127 EC 52X24X14 Mat N27.
  • Pour ce type particulier de circuit accordé l'inductance L est donnée par la relation :
    L = n² A L
    Figure imgb0002
    , dans laquelle A L = 93.10⁻³µH/tr²
    Figure imgb0003

    n étant le nombre de spires de la bobine d'induction,
    tr étant l'unité du nombre de spires.
  • Cette relation est valable à condition de négliger le couplage entre les deux bobines.
  • Pour une première bobine 9, formée d'un fil de cuivre isolé avec un diamètre de 0,5 mm, comprenant 35 spires et une deuxième bobine 12, formée d'un même fil, comprenant 55 spires, avec les relations (1) et (2), on obtient
    L₁ = 116 µH
    L₂ = 280 µH.
  • Les capacités C₁ et C₂ sont alors uniquement fournies par les relations (1) et (2).
  • La fréquence utilisée dans ces exemples est de 16 kHz.
  • En pratique, toutefois, les valeurs C₁ et C₂ diffèrent quelque peu des valeurs fournies par les relations (1) et (2) pour les deux raisons suivantes :
    • a) Ces relations ne tiennent pas compte du couplage entre L₁ et L₂ ;
    • b) C₁ joue également le rôle d'amortisseur de la surtension produite par le self au moment de l'arrêt de conduction du transistor.
  • Pour ces deux raisons les valeurs définitives de C₁ et C₂ ont été définies expérimentalement et sont comme suit : C₁ = 330 nF et C₂ = 300 nF.
  • Un courant pulsé est obtenu aux bornes de la bobine 9 en faisant usage d'un transistor à effet de champ 42 qui interrompt par intermittence le courant parcourant la bobine 9, l'autre borne étant raccordée à une source de courant continu.
  • Cette connexion remplit donc la fonction de l'oscillateur 39, représenté à la figure 3 et dont question ci-dessus.
  • Afin d'obtenir un entrefer aussi réduit que possible, dans une forme de réalisation particulière de l'invention, on fait usage de deux noyaux magnétiques 10 et 13 qui sont sensiblement identiques et qui présentent chacun la forme d'un E, comme représenté à la figure 5.
  • Les bobines, respectivement 9 et 12, sont enroulées sur la branche centrale de ces noyaux et les extrémités libres de cette dernière et des deux autres branches d'un des noyaux sont dirigées vers les extrémités libres des branches correspondantes de l'autre noyau au moment où ils se trouvent dans leur position la plus rapprochée l'une de l'autre, qui est, dans le présent cas, la position de fermeture de la porte.
  • Le dispositif suivant l'invention convient non seulement pour le transfert de l'énergie nécessaire pour la commande d'organes mécaniques, tel que le pêne d'une serrure de porte, mais peut également être utilisé avantageusement pour la transmission de signaux électriques transportant des informations entre deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre.
  • Ainsi, le dispositif suivant l'invention convient particulièrement pour la transmission d'informations sur l'état d'une porte.
  • L'état de la porte est caractérisé par sa position, notamment ouverte ou fermée, son homogénéité thermique et sa situation mécanique, telle que tensions, déformations, défectuosités, etc...
  • A cet effet, suivant l'invention, le battant de porte 1 peut contenir un ensemble de circuits électroniques et électriques alimenté directement ou indirectement par l'intermédiaire des bobines 9 et 12 décrites ci-dessus.
  • Cet ensemble peut comprendre des conducteurs en série répartis sur sensiblement toute la surface du battant de porte, à l'intérieur de celui-ci, de manière à former ce qui est appelé "boucles de surface" 22, qui peuvent être parcourues en permanence par un faible courant électrique.
  • Cet ensemble de circuits électroniques et électriques peut encore comprendre une série de capteurs de vibrations 23 et de capteurs thermiques 24 qui sont également répartis de manière invisible sur toute la surface du battant de porte 1 et qui permettent de détecter respectivement des vibrations mécaniques et des variations de température anormales à cette surface. Ces vibrations ou variations de température peuvent donc également résulter d'une tentative d'effraction ou d'un incendie.
  • Les capteurs 23 et 24 sont branchés sur des contacts 33, respectivement 34, d'une unité électronique de centralisation 26 qui recueille et gère les informations provenant des capteurs, des boucles de surface et de la serrure. A cet effet, les boucles de surface sont raccordées directement à cette unité de centralisation 26, sans contacts séparés puisqu'elles remplissent en fait elles-mêmes la fonction de contacts. En effet, toute variation anormale qui se produit dans le passage du courant de ces boucles, causée par exemple lors d'une tentative de découpage de la porte ou d'un incendie provoquant la détérioration ou la section d'une ou plusieurs boucles peut être détectée par l'unité 26 et donner ainsi naissance à un signal d'avertissement.
  • Pour ce qui concerne les capteurs 23 et 24, ceux-ci ferment les contacts 33 et 34 lorsqu'ils détectent une des anomalies précitées.
  • De plus, le contrôle de la position de la porte est réalisé par un détecteur 30 qui est connecté en parallèle sur la bobine 12 et qui indique, suivant la tension aux bornes de la bobine 12 ou de l'électro-aimant 25, si la porte est en position d'ouverture ou de fermeture. Cette information est transmise, de la même façon que celle provenant des capteurs et boucles de surface, vers l'unité de centralisation 26.
  • L'état de la serrure même est contrôlé grâce aux contacts 31 et 32 reliés à l'unité de centralisation 26. Lorsque le pêne lançant 5 est amené en position rentrée, il ouvre le contact 31 en donnant un signal vers cette unité, tandis que le contact 32 s'ouvre lorsque le pêne dormant 6 est amené en position rentrée.
  • L'unité de centralisation 26 ne requiert q'une faible quantité d'énergie et est alimentée en permanence soit par l'intermédiaire de la bobine 12, lorsque la porte est fermée ou pratiquement fermée, soit par une petite batterie 27 incorporée dans le battant de porte 1. La batterie 27 ne fournit du courant que dans le cas où il s'avère que l'énergie fournie par la bobine 12 à l'unité de centralisation est insuffisante.
  • Cette batterie est branchée en parallèle sur la bobine 12 par l'intermédiaire d'un redresseur 29 qui, d'une part, empêche tout retour d'énergie de la batterie vers l'électro-aimant 27 et vers la bobine 12 et, d'autre part, effectue le redressement du courant électrique envoyé par la bobine vers la batterie.
  • Ainsi, la batterie peut automatiquement être rechargée lorsque la porte est fermée.
  • L'unité de centralisation 26 est à son tour raccordée à un autre circuit électronique 35 par l'intermédiaire de deux bobines de fils conducteurs 16 et 19 enroulées chacune sur un noyau magnétique 17 respectivement 20, qui permettent le transfert des informations, provenant de l'unité de centralisation 26, sous forme de signaux électriques, du battant de porte 1 vers l'huisserie 2 et ceci également sans liens mécaniques entre le battant et l'huisserie.
  • La bobine 16 est montée avec son noyau 17 dans une cavité 18 pratiquée dans le chant du battant de porte 1, du côté où se trouvant les charnières 2′, c'est-à-dire où est articulé ce battant 1 sur l'huisserie 2.
  • La bobine 19 est montée avec son noyau 20 dans une cavité analogue 21 pratiquée dans l'huisserie 2 au même niveau que celui de la cavité 18.
  • Ainsi, la distance, qui sépare les deux noyaux 17 et 20 l'un de l'autre, restera toujours relativement réduite, même si la porte est complètement ouverte, de telle sorte qu'un circuit magnétique persistera toujours indépendamment de la position de la porte.
  • Ceci a donc comme résultat que le transfert des informations provenant de l'unité de centralisation 26 vers le circuit électronique 35 sera toujours assuré. Par le fait que la quantité d'énergie requise par le transfert de ces informations est assez réduite, il a été constaté, suivant l'invention, que celle-ci est suffisante pour n'importe quel angle l'ouverture de la porte 1 allant jusqu'à 180°.
  • Après avoir parcouru la bobine 19, les signaux sont décodés dans l'autre circuit électronique 35 comprenant éventuellement un microprocesseur. Ce circuit électronique 35 pourvoit au traitement local des informations. Ainsi, il reçoit entre autres les informations sur l'état des données d'une part. D'autre part, il transmet des ordres, par exemple une commande d'ouverture venant de l'extérieur, gérée préalablement par une centrale de contrôle d'accès 37 aux locaux destinés à être protégés par la porte et son dispositif de transfert d'énergie et d'informations.
  • La commande d'ouverture peut s'effectuer, par exemple, en appuyant sur un bouton poussoir non représenté sur les figures. Ce type de commande peut s'avérer particulièrement utile pour une commande d'ouverture à distance, et en particulier de l'intérieur de l'enceinte à protéger.
  • Le circuit électronique 35 est relié à un oscillateur 39 étant, comme déjà mentionné ci-dessus, lui-même raccordé avec la bobine 9.
  • Suivant une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, la transmission d'informations contenues dans le circuit électronique 26 du battant de porte 1 vers l'huisserie 2 de la porte pourrait également être réalisé dans certains cas au moins par l'intermédiaire de rayons infra-rouges par exemple.
  • Le circuit électronique 35 est relié à la centrale de contrôle d'accès 37 par l'intermédiaire d'une interface de transmission 36 par exemple série ou parallèle. Une alimentation 38 est éventuellement reliée ou circuit électronique 35. Cette alimentation 38 s'avère nécessaire si outre un transfert d'énergie, destiné à la commande d'ouverture de la porte 1, on désire également une transmission d'informations sur l'état de divers éléments du dispositif.
  • Un temporisateur, non représenté sur les figures, peut être incorporé au système électrique qui permet de maintenir le pêne 5 dans son état d'ouverture, c'est-à-dire en position rentrée, pendant une durée limitée à partir du moment où on a appuyé sur le bouton poussoir de commande d'ouverture. Une fois cette durée écoulée, le pêne est ramené automatiquement dans son état de fermeture, c'est-à-dire en saillie par rapport au chant 3 de la porte.
  • Grâce au contrôle d'accès 37, il est encore possible d'ouvrir et éventuellement de verrouiller la porte, p.e. en y introduisant un code par un clavier prévu à cette fin, en faisant usage d'une carte magnétique que l'on introduit dans une fente, à distance par un appareil portatif à ultra-sons, etc...
  • La bobine 9 est en permanence le siège d'un courant alternatif de faible amplitude qui assure, au travers du dispositif décrit, l'alimentation des circuits électroniques situés dans le battant 1 de la porte ainsi que la recharge de la batterie 27 placée également dans le battant.
  • L'activation de l'électro-aimant 25 de la serrure nécessite une puissance plus élevée et est réalisée en excitant momentanément la bobine 9 par un courant de plus forte amplitude.
  • Vu tous les contrôles et surveillances qu'il est possible de réaliser grâce au dispositif de transfert d'énergie suivant l'invention, celui-ci peut s'appliquer tout particulièrement aux portes coupe-feu et anti-effraction.
  • Il a été constaté, suivant l'invention, qu'un transfert d'énergie suffisant peut encore être réalisé lorsque la distance entre les noyaux est de plusieurs millimètres. Ainsi, les bobines avec leur noyaux peuvent être noyés complètement dans le chant du battant de porte et dans l'huisserie entourant ce dernier.
  • A titre d'exemple, il a été constaté que l'on peut encore réaliser un transfert de puissance de 6 Watts lorsque la distance entre les noyaux magnétiques est de 15 mm. et ce pour une puissance émise de 20 Watts.
  • On pourrait éventuellement omettre les bobines 16 et 19 avec leurs noyaux respectifs 17 et 20.
  • Le dispositif suivant l'invention s'applique avantageusement aussi bien sur des portes à un seul battant que sur des portes à deux battants, sur des portes coulissantes ou encore sur des volets ou portes enroulables.
  • Dans d'autres cas encore, la bobine 9 pourrait être alimentée de courant à basse fréquence, p.e. de 50 Hertz, de sorte que l'énergie pourrait alors directement être fournie par le réseau.
  • Enfin, ou pourrait encore envisager l'utilisation d'une bobine à plusieurs fils conducteurs isolés enroulés sur un même noyau ou sur des noyaux différents fixés sur une des parties mobiles l'une par rapport à l'autre et pouvant former un circuit magnétique avec un ou plusieurs noyaux magnétiques portant également une ou plusieurs bobines d'un ou plusieurs fils conducteurs, qui seraient fixés sur l'autre partie mobile.

Claims (8)

  1. Dispositif pour le transfert d'énergie électrique entre deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre (1, 2) d'un même ensemble, notamment entre une huisserie (2) et un battant de porte (1) ou de fenêtre ouvrante montée dans cette huisserie, entre un couvercle et les bords de l'accès d'une enceinte fermée par ce couvercle, ou entre un tiroir et un châssis dans lequel ce tiroir peut coulisser, comportant une première bobine (9) formée d'un fil conducteur isolé enroulé sur un premier noyau magnétique (10), et branchée sur une source d'énergie électrique (39) faisant partie d'un premier circuit électrique, le circuit émetteur, et une deuxième bobine (12), formée d'un fil conducteur isolé enroulé sur un deuxième noyau magnétique (13) et branchée dans un second circuit électrique (28), le circuit récepteur, ce second circuit électrique (28) étant fermé, la première bobine (9) étant destinée à être montée avec son noyau (10) sur une desdites parties (2), la deuxième bobine (12) étant destinée à être montée avec son noyau (13) sur l'autre partie (1) et ce de manière à ce que ces deux noyaux (10, 13) déterminent un circuit magnétique dans au moins une position déterminée des parties (1, 2) l'une par rapport à l'autre pour permettre ainsi qu'un courant électrique variable, parcourant ladite première bobine (9), engendre un flux magnétique variable dans les deux noyaux (10, 13) en induisant une force électro-motrice dans la deuxième bobine (12) et provoque un courant électrique dans cette deuxième bobine (12), ce dispositif étant caractérisé en ce que la première (9) respectivement la deuxième (12) bobine est connectée en parallèle sur un premier (40) respectivement un second (41) condensateur pour former deux circuits électriques ayant la même fréquence de résonance de manière à ce que le transfert d'énergie soit réalisé essentiellement à la fréquence de résonance de ces circuits.
  2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, une des deux parties précitées (1) étant mobiles entre une position de fermeture et une position d'ouverture par rapport à l'autre partie (2), les noyaux magnétiques (10, 13) sont montés dans chacune de ces parties de manière à ce que l'entrefer éventuel entre ces noyaux (10, 13) soit minimal lorsque les deux parties (1, 2) sont dans une position de fermeture l'une par rapport à l'autre.
  3. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, les deux parties précitées (1, 2) étant constituées par une huisserie (2), d'une part, et un battant de porte (1) ou de fenêtre, d'autre part, la deuxième bobine (12) avec son noyau (13) sont montés dans le chant dudit battant (1), tandis que la première bobine (9) avec son noyau (10) sont montés dans l'huisserie (2), de manière à se situer en regard de la deuxième bobine (12) avec son noyau (13) lorsque le battant (1) est dans sa position de fermeture dans l'huisserie (2) et à former ainsi un entrefer minimal (15) entre les noyaux magnétiques (10, 13) des deux bobines (9, 12).
  4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième bobine (12) est branchée dans un circuit électrique (28) de commande d'une serrure qui est montée sur une des parties précédentes (1), tandis que la première bobine (9) est branchée sur la source d'énergie électrique (39).
  5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source d'énergie électrique (39) est telle de manière à pouvoir produire un signal d'excitation d'une fréquence comprise entre 500 à 50.000 Hertz.
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux noyaux (10, 13) sont sensiblement identiques et présentent la forme d'un E avec la bobine enroulée sur la branche centrale de celui-ci, les extrémités libres des branches des noyaux étant dirigées l'une vers l'autre au moment où ils se trouvent dans leur position la plus rapprochée l'une de l'autre en obtenant ainsi un entrefer minimal (15).
  7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de centralisation (26) branchée sur une des bobines (9, 12) et destinée à la transmission de signaux électriques qui sont fonction de l'état d'au moins une des parties précitées (1, 2).
  8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il constitue un ensemble essentiellement autonome qui est raccordé aux moyens de commande d'une serrure.
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