EP2612417A2 - Procédé et dispositif d'alimentation cyclique et dispositif de détection le comportant - Google Patents

Procédé et dispositif d'alimentation cyclique et dispositif de détection le comportant

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Publication number
EP2612417A2
EP2612417A2 EP11773029.1A EP11773029A EP2612417A2 EP 2612417 A2 EP2612417 A2 EP 2612417A2 EP 11773029 A EP11773029 A EP 11773029A EP 2612417 A2 EP2612417 A2 EP 2612417A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
regulator
capacitor
switch
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11773029.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane DI MARCO
Laurent Pichard
Jean-François DUHAMEL
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.)
Finsecur SAS
Original Assignee
Finsecur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Finsecur SAS filed Critical Finsecur SAS
Publication of EP2612417A2 publication Critical patent/EP2612417A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/005—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting using a power saving mode

Definitions

  • the present invention relates to a method and a cyclic feed device and a detection device comprising it. It applies, in particular, to the detection of a risk by an independent detector, that is to say non-powered by the electrical network, for example a domestic detector of smoke, heat, gas, especially carbonic , fire or flame.
  • an independent detector that is to say non-powered by the electrical network, for example a domestic detector of smoke, heat, gas, especially carbonic , fire or flame.
  • Standalone smoke and fire detectors should operate without external energy input. Their duration of use is therefore limited by the duration of discharge of a battery or accumulator. This discharge duration is, in the known detectors, too limited, which requires maintenance operations and manipulations all the more complex that the detectors are generally positioned in height, out of direct reach of a user. Indeed, the best positioning of such a detector is on the ceiling. Handling the detector presents difficulties, especially for people with reduced mobility. Because it is tedious to reach the test button, many users never test their detectors and they are no longer in working order.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention is directed to a device for supplying an electronic circuit with cyclic operation, characterized in that it comprises:
  • a reserve of electrical energy consisting of a battery or an electric accumulator, for supplying the entire electronic circuit
  • a voltage regulator adapted to regulate the voltage supplied by the electrical energy reserve for supplying a part of the electronic circuit
  • At least one component of the circuit being powered by the energy reserve independently of the regulator, at least one capacitor charged by the voltage regulator and supplying at least one component of the part of the electronic circuit supplied by the regulator,
  • a switch adapted to deactivate the regulator, such that each said component supplied by the capacitor is then exclusively supplied with electricity by a said capacitor.
  • the power supply device comprises a circuit for detecting a physical quantity powered by the regulator and a buzzer powered by the reserve of electrical energy at a voltage greater than the output voltage of the voltage regulator and controlled by a component powered by the detection circuit.
  • the switch is controlled by a component powered by the capacitor.
  • the electronic circuit comprises a central component dormant during power supply of the electronic circuit by the capacitor and active when the regulator is activated.
  • the loss of charge of the capacitor is thus minimized since the central component, for example a microprocessor or a microcontroller, consumes, on the load of the capacitor, only its sleep energy.
  • the central component for example a microprocessor or a microcontroller
  • the switch is adapted to cause the activation of the regulator when the capacitor provides a voltage that does not allow the active operation of the central component but allows the dormant operation of the central component.
  • the pressure drop of the capacitor is thus minimized since the central component consumes, on the load of the capacitor, only its sleep energy.
  • the switch is adapted to cause the activation of the regulator when the capacitor provides a voltage that does not allow the active operation of the central component but allows the storage of data in memory of the central component.
  • the pressure drop of the capacitor is thus minimized since the central component consumes, on the charge of the capacitor, only its data storage energy in memory.
  • the power supply device comprises a control means of the electronic circuit which controls the operation of the electronic circuit in sleep mode when the regulator is deactivated.
  • the pressure drop of the capacitor is thus minimized since the electronic circuit consumes, on the charge of the capacitor, only its sleep energy.
  • the switch comprises a MosFet type transistor positioned either in a positive supply rail (P channel) or in a negative rail (N channel).
  • the switch thus consumes, itself, very little energy.
  • the power supply device comprises a means for comparing the voltage across the capacitor with a predetermined voltage value and a control means for the switch adapted to activate the regulator when the voltage across the capacitor is less than said predetermined value.
  • the capacitor is thus recharged only when it is sufficiently discharged, which avoids recharging it prematurely.
  • the predetermined voltage value is greater than the limit voltage for holding in memory the data held by each component supplied by the capacitor.
  • the supply device comprises means for comparing the elapsed time since a deactivation of the regulator with a predetermined duration value and a control means activating the regulator adapted to activate the regulator when said elapsed time is greater than said predetermined value.
  • timer time
  • the predetermined duration value is less than the duration of passage of the capacitor voltage below the sleep holding limit voltage of each component supplied by the capacitor.
  • the present invention relates to a device for detecting gas, flame, smoke heat or fire, which comprises a feed device object of the present invention.
  • This detection device has the same advantages, goals and special features as the supply device object of the invention.
  • the present invention is directed to a method for determining an electronic circuit operating in a cycle comprising a first operating phase requiring a higher consumption than the second operating phase consisting of the remainder of the cycle, characterized in that it includes the steps of:
  • the regulator is permanently supplied by the energy source.
  • a duty cycle is chosen so that the capacitor voltage at the end of total consumption is greater than a limit voltage for storing the state information of at least one component fed by the capacitor and less than a limit voltage for keeping said component powered by the capacitor in sleep.
  • FIG. 1 represents a block diagram of a first embodiment of a detection device which is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a first particular embodiment of the method that is the subject of the present invention adapted to the device illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 3 represents, in the form of a timing diagram, signals implemented by components of the device illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 4 represents a block diagram of a second embodiment of a detection device object of the present invention
  • FIG. 5 represents, in the form of a timing diagram, signals implemented by components of the device illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 6 represents, in the form of a logic diagram, the steps implemented in a second particular embodiment of the method that is the subject of the present invention adapted to the device illustrated in FIG. 4,
  • FIG. 7 represents, in the form of a logic diagram, a method for designing an electronic circuit with cyclic operation implementing the device that is the subject of the invention and FIG. 8 represents consumption and voltage curves as a function of the inverse of a duty cycle.
  • an autonomous device for detecting a risk for example smoke, gas, fire, heat or flame.
  • the scope of the present invention is not limited to this type of electronic device but extends to any electronic device operating in a cyclic manner, each cycle comprising a first phase of operation imposing a higher consumption than the second phase of operation consisting of the rest of the cycle.
  • the first phase concerns the waking operation of a component implementing a program or an algorithm and the second phase concerns the sleep or waking of this component, or even its complete shutdown, without loss of data and memorized states.
  • the detection device 105 which is the subject of the present invention comprises:
  • a voltage regulator 1 15 adapted to regulate the voltage supplied by the electric energy reserve 1 10,
  • the electrical energy reserve 1 10 is, for example, consisting of a battery or an accumulator.
  • the source of electrical energy is adapted to provide a voltage for the operation of an alarm 140, for example a siren and / or beacon.
  • the voltage regulator 1 15, the capacitor 120 and the detection circuit 125 are of a type known in the field of fire or smoke detectors.
  • the detection circuit 125 implements a voltage lower than the voltage delivered by the power source 1 10. Components prohibiting the supply of the regulator 1 15 by the capacitor 120, are not shown in Figure 1 because they are well known to those skilled in the art.
  • the voltage used by the alarm 140 is greater than or equal to nine volts while the operating voltage of the detection circuit 125 is less than six volts.
  • a central component 135 of the detection circuit 125 is a microcontroller or an Asia circuit (acronym for "Application Specifies Integrated Circuit for an Application Specific Integrated Circuit") operating at a voltage of three or five volts, the voltage of nine volts being required to power a buzzer that must deliver 85db at three meters.
  • the switch 130 is adapted to open the circuit comprising the energy reserve 1 10 upstream of the regulator 1 15.
  • the switch 130 comprises a comparison means (represented by a triangle generally associated with a operational amplifier) of the electrical charge of each capacitor 120 with a predetermined limit value. This means of comparison is, in some embodiments, integrated with the central component 135 of the detection circuit 125.
  • the switch 130 comprises a transistor (not shown), for example of the MosFet type, which is therefore of low loss voltage, positioned either in a positive supply rail (P-channel) or in a negative rail (N-channel).
  • the central component 135 is put in sleep between two analyzes performed by the detector 105, so as to optimize the life of the battery.
  • the active duty / sleep ratio is a few milliseconds for five to ten seconds of sleep.
  • the duty cycle is greater than 100. Even more preferably, the duty ratio is greater than 300. It is noted that, in the case where the detector 105 implements radio communications, its wake-up phase may last from order of 10 ms while without radio communication, this phase is an order of magnitude lower, for example of the order of 1 ms. The cycle lasts, in total, from 3 to 6 seconds, or even 8 seconds.
  • the duration of this cycle is reduced when the detection circuit needs to remove a doubt, for example if a low level of gas, smoke or heat has been detected but is less than a trigger level immediate alarm.
  • the regulator 1 15 is deactivated, which saves the intrinsic consumption of the regulator (which is between 4 ⁇ and 10 ⁇ in general), which contributes to more than 80% of the total consumption (because of the extremely low value of the active duty cycle / sleep).
  • a central component 135 is selected which has a very low storage voltage in memory of the data and states and a high speed of reset with stored data in memory.
  • a PIC16F677 Microchip company (registered trademarks) has a power range from two to 5.5 volts active mode. However, in sleep mode, it can store data in internal memory (Sram) up to 1.5 volts.
  • this central component 135 is supplied at 3.3 volts regulated, which is, in itself, necessary to guarantee the operation of the digital analog conversions, to release enough voltage on the output tabs to turn on a light. LED, etc., and the buffer capacitor 120 is charged to this value.
  • the central component 135 stops, it can maintain the stored memory data in the state by being supplied by the buffer capacitor 120 until the voltage across this capacitor reaches 1.5 volts.
  • the switch is closed, under the control of the comparator and switch 130 to recharge the buffer capacitor 120 and, preferably, to restart the central component 135 in active mode, with the data stored in memory from one cycle to the next .
  • the voltage comparator takes the form of a weak voltage detector internal to the central component 135.
  • the buffer capacitor 120 is dimensioned such that its discharge makes it possible to feed the central component 135 in sleep mode for the duration of the sleep (this temporal parameter can be parameterized in a microcontroller). Indeed, this dimensioning is a function of the consumption in sleep mode, the minimum acceptable tension and the duration of sleep (based on an adjustable watchdog). Of course, value tolerances and temperature conditions are taken into account to prevent the voltage across the capacitor 120 from going below the minimum voltage.
  • the detector comprises a starting system (not shown) so that, at the first power-up, the switch is closed in a hardware and non-software manner. For example, an additional capacitor is provided which maintains the switch closure command during charging of the capacitor 120.
  • FIG. 2 shows steps in the operation of a detection device such as that illustrated in FIG. These steps comprise, firstly, a step 205 of first start, at the first power up or change of energy source 1 10, closing of the switch 130, activation of the regulator 1 15 and starting the central component 135. Then, the central component controls or realizes iteratively:
  • a step 220 of determination of detection of a physical quantity representative of a risk for example smoke, heat, gas,
  • a step 225 for triggering an alarm and an alarm 140 in the event of detection, a step 225 for triggering an alarm and an alarm 140,
  • the comparator commands the closing of the switch 130, during a step 245,
  • the central component 135 In each cycle, in the absence of detection, the central component 135 is at a standstill. The switch 130 is then closed, which causes the activation of the regulator 1 15 and, consequently, the increase of the voltage across the capacitor 120. When this voltage is sufficient for the awakening of the central component 135, the component central 135 performs a reset ("reset") while recovering the data stored in memory. At the end of the detection phase, the central component 135 causes the switch 130 to open and stops. The capacitor 120, which supplies the detection circuit 125, gradually discharges until its voltage becomes lower than the limit voltage indicated in step 240. At this time, the cycle starts again.
  • the switch 130 In case of detection, the switch 130 remains closed and the alarm 140 is triggered.
  • this first embodiment has the advantage that it allows the voltage across the capacitor 120 to go below the dormant holding voltage of the central component. 135 but above the memory holding voltage data of the central component 135.
  • the discharge time of the capacitor can thus be increased, compared to the case where the central component 135 should remain dormant.
  • the duty cycle can thus be reduced since the discharge time of the capacitor is increased and the general consumption is very low.
  • a voltage comparator must be provided since the central component 135 can not cause the closing of the switch at the end of the discharge of the capacitor 120 since it does not have the voltage necessary for its operation, even in operating mode. sleep.
  • FIG. 4 shows that the second embodiment 155 of the detection device comprises the same components as the first embodiment illustrated in FIG. 1, with the exception of the switch 145 which replaces the switch with comparator 130 .
  • the switch 145 is adapted to open the circuit comprising the energy reserve 1 10 upstream of the regulator 1 15.
  • the switch 145 has no means for comparing the electric charge of each capacitor. 120 with a predetermined limit value.
  • This comparison means is replaced by a timer ("timer") made by the central component 135, which controls the state of the switch 145.
  • the switch 145 comprises a transistor (not shown), for example of the MosFet type, and therefore of low loss voltage, positioned either in a positive supply rail (P-channel) or in a negative rail (N channel).
  • the central component 135 is put in sleep between two analyzes performed by the detector 105, so as to optimize the life of the battery.
  • the active duty / sleep ratio is a few milliseconds for five to ten seconds of sleep.
  • the duty cycle is greater than 100. Even more preferably, the duty ratio is greater than 300.
  • the detector 105 implements radio communications
  • its wake-up phase may last from order of 10 ms while without radio communication, this phase is an order of magnitude lower, for example of the order of 1 ms.
  • the cycle lasts, in total, from 3 to 6 seconds, or even 8 seconds. Note that the duration of this cycle is reduced when the detection circuit needs to remove a doubt, for example if a low level of gas, smoke or heat has been detected but is less than a trigger level immediate alarm.
  • the regulator 1 15 is deactivated, which saves the intrinsic consumption of the regulator (which is between 4 ⁇ and 10 ⁇ in general), which contributes to more than 80% of the total consumption (because of the extremely low value of the active duty cycle / sleep).
  • a central component 135 is selected which has a wide range of supply voltages in sleep mode allowing it to be powered by a capacitor that discharges.
  • a PIC16F677 Microchip company has a power range from two to 5.5 volts active mode.
  • this central component 135 is supplied at 3.3 volts regulated, which is, in itself, necessary to guarantee the operation of the digital analog conversions, to release enough voltage on the output tabs to turn on a light. LED, etc., and the buffer capacitor 120 is charged to this value.
  • the central component 135 goes into sleep mode, it can remain dormant by being powered by the buffer capacitor 120 until the voltage across the capacitor reaches two volts.
  • the switch 145 is closed, under the control of the central component 135 to recharge the buffer capacitor 120 and operate the central component 135 in active mode.
  • the buffer capacitor 120 is dimensioned such that its discharge makes it possible to feed the central component 135 in sleep mode for the duration of the sleep (this temporal parameter can be parameterized in a microcontroller). Indeed, this dimensioning is a function of the consumption in sleep mode, the minimum acceptable tension and the duration of sleep (based on an adjustable watchdog). Of course, value tolerances and temperature conditions are taken into account to prevent the voltage across the capacitor 120 from going below the minimum voltage.
  • the detector comprises a starting system (not shown) so that, at the first power-up, the switch is closed in a hardware and non-software manner. For example, an additional capacitor is provided which maintains the switch closure command during charging of the capacitor 120.
  • FIG. 6 shows steps in the operation of a detection device such as that illustrated in FIG. 4. These steps comprise, firstly:
  • the central component controls or realizes iteratively: a step 615 for determining the detection of a physical quantity representative of a risk, for example smoke, heat, gas.
  • a step 620 for triggering an alarm and an alarm 140 in the event of detection, a step 620 for triggering an alarm and an alarm 140,
  • the central component 135 In each cycle, in the absence of detection, the central component 135 is dormant. When it enters the active mode, it commands the closing of the switch 145, which causes the activation of the regulator 1 15 and, consequently, the increase of the voltage across the capacitor 120.
  • the central component 135 causes the opening of the switch 145 and goes into sleep mode.
  • the capacitor 120 which feeds the detection circuit 125, gradually discharges without exceeding the minimum holding voltage of the central component 135 in sleep mode, thanks to the dimensioning mentioned above.
  • the cycle begins again.
  • this second embodiment has the advantage of not requiring a comparator. On the other hand, it requires that the voltage at the terminals of the capacitor never becomes lower than the limit voltage for holding in sleep.
  • a step 705 for determining the operating cycle of the circuit and its central component it is a question of determining which functions are performed during the awakening phases of the central component, in a manner known to those skilled in the art,
  • a step 710 for determining the components of the electronic circuit with the exception of its regulator, its regulator switch, its voltage holding capacitor at the terminals of the central component, its power source and, possibly, its central component,
  • a step 715 for determining the energy source it is a question of determining the voltage delivered by the energy source, in particular in relation to the components having a high consumption, for example the alarm 140;
  • a step 725 of choosing a regulator for supplying the components that are preferentially supplied with a reduced voltage it is a question of choosing a regulator having a low residual consumption but being able to supply these components;
  • a step 730 directly supplying other components independently of the regulator, in particular the components requiring a voltage greater than the output voltage of the regulator;
  • a step 735 of positioning a switch upstream of the regulator in order to be able to cut off its power supply and avoid this residual consumption a step 740 for positioning a capacitor between the regulator and the components supplied by the regulator, providing that the regulator does not consume energy stored in the capacitor;
  • the minimum voltage 815 during the cycles, at the terminals of the voltage holding capacitor on the central component, the voltage limit value 820 is observed. for keeping the central component at rest and the limit value 825 for holding the data held by the central component in memory.
  • the limit of use, in terms of the duty ratio, of the first embodiment, curve 845 corresponds to at the voltage limit 825 and is at the duty cycle value 840.
  • the utilization limit, in terms of duty cycle, of the second embodiment, curve 810 corresponds to the voltage limit 820 and is at the duty cycle value 835.

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Abstract

Le dispositif de détection (105) comporte : - une réserve d'énergie électrique (110), - un régulateur de tension (115) adapté à réguler la tension fournie par la réserve d'énergie électrique (110), - au moins un condensateur (120) chargé par le régulateur de tension (115), - un circuit de détection (125) alimenté par le condensateur (120) et - un interrupteur (130) adapté à désactiver le régulateur (115) lorsque la charge du condensateur est supérieure à une valeur prédéterminée, de telle manière que le circuit de détection est alors exclusivement alimenté en électricité par chaque dit condensateur (120). Dans des modes de réalisation, l'interrupteur (130) est adapté à ouvrir le circuit comportant la réserve d'énergie (110) en amont du régulateur (115), l'interrupteur (130) comporte un moyen de comparaison de la charge électrique de chaque dit condensateur (120) avec ladite valeur prédéterminée et/ou l'interrupteur (130) comporte un transistor.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF D'ALIMENTATION CYCLIQUE ET DISPOSITIF DE
DÉTECTION LE COMPORTANT
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'alimentation cyclique et un dispositif de détection le comportant. Elle s'applique, en particulier, à la détection d'un risque par un détecteur autonome, c'est-à-dire non alimenté par le réseau électrique, par exemple un détecteur domestique de fumées, de chaleur, de gaz, notamment carbonique, d'incendie ou de flamme.
Les détecteurs de fumée et d'incendie autonomes devraient fonctionner sans apport extérieur d'énergie. Leur durée d'utilisation est donc limitée par la durée de décharge d'une pile ou d'un accumulateur. Cette durée de décharge est, dans les détecteurs connus, trop limitée, ce qui impose des opérations de maintenance et des manipulations d'autant plus complexes que les détecteurs sont généralement positionnés en hauteur, hors de portée directe d'un utilisateur. En effet, le meilleur positionnement d'un tel détecteur est au plafond. Manipuler le détecteur présente des difficultés, en particulier pour les personnes à mobilité réduite. Du fait qu'il est fastidieux d'atteindre le bouton de test, de nombreux utilisateurs ne testent jamais leurs détecteurs et ceux-ci ne sont plus en état de fonctionnement.
Augmenter le nombre ou la capacité des piles/accumulateurs pose des problèmes de coût de revient et de nuisance à l'environnement.
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif d'alimentation d'un circuit électronique à fonctionnement cyclique, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une réserve d'énergie électrique constituée d'une pile ou d'un accumulateur électrique, pour alimenter l'ensemble du circuit électronique,
- un régulateur de tension adapté à réguler la tension fournie par la réserve d'énergie électrique pour alimenter une partie du circuit électronique,
- au moins un composant du circuit étant alimenté par la réserve d'énergie indépendamment du régulateur, - au moins un condensateur chargé par le régulateur de tension et alimentant au moins un composant de la partie du circuit électronique alimenté par le régulateur,
- un interrupteur adapté à désactiver le régulateur, de telle manière que chaque dit composant alimenté par le condensateur est alors exclusivement alimenté en électricité par un dit condensateur.
Grâce à ces dispositions, la réserve d'énergie électrique, pile ou accumulateur, n'est sollicitée que pour la recharge de chaque condensateur. La durée de fonctionnement normal est ainsi accrue. Les inventeurs ont constaté une augmentation de durée de vie de plus d'un an sur un tel dispositif, par rapport à un dispositif équivalent sans interrupteur.
Selon des caractéristiques particulières, le dispositif d'alimentation comporte un circuit de détection d'une grandeur physique alimenté par le régulateur et un avertisseur sonore alimenté par la réserve d'énergie électrique à une tension supérieure à la tension de sortie du régulateur de tension et commandé par un composant alimenté par le circuit de détection.
On peut ainsi réduire la consommation du régulateur en évitant de lui faire alimenter l'avertisseur sonore, tout en ayant un avertisseur sonore de forte puissance nécessitant un voltage élevé.
Selon des caractéristiques particulières, l'interrupteur est commandé par un composant alimenté par le condensateur.
On évite ainsi de devoir prévoir un circuit de commande spécifique pour l'interrupteur.
Selon des caractéristiques particulières, le circuit électronique comporte un composant central en sommeil pendant l'alimentation du circuit électronique par le condensateur et actif lorsque le régulateur est activé.
La perte de charge du condensateur est ainsi minimisée puisque le composant central, par exemple un microprocesseur ou un microcontrôleur, ne consomme, sur la charge du condensateur, que son énergie de maintien en sommeil.
Selon des caractéristiques particulières, l'interrupteur est adapté à provoquer l'activation du régulateur lorsque le condensateur fournit une tension ne permettant pas le fonctionnement actif du composant central mais permettant le fonctionnement en sommeil du composant central. La perte de charge du condensateur est ainsi minimisée puisque le composant central ne consomme, sur la charge du condensateur, que son énergie de maintien en sommeil.
Selon des caractéristiques particulières, l'interrupteur est adapté à provoquer l'activation du régulateur lorsque le condensateur fournit une tension ne permettant pas le fonctionnement actif du composant central mais permettant la conservation de données en mémoire du composant central.
La perte de charge du condensateur est ainsi minimisée puisque le composant central ne consomme, sur la charge du condensateur, que son énergie de conservation de données en mémoire.
Selon des caractéristiques particulières, le dispositif d'alimentation comporte un moyen de commande du circuit électronique qui commande le fonctionnement du circuit électronique en mode de sommeil lorsque le régulateur est désactivé.
La perte de charge du condensateur est ainsi minimisée puisque le circuit électronique ne consomme, sur la charge du condensateur, que son énergie de maintien en sommeil.
Selon des caractéristiques particulières, l'interrupteur comporte un transistor de type MosFet positionné soit dans un rail positif d'alimentation (canal P), soit dans un rail négatif (canal N).
L'interrupteur consomme ainsi, lui-même, très peu d'énergie.
Selon des caractéristiques particulières, le dispositif d'alimentation comporte un moyen de comparaison de la tension aux bornes du condensateur avec une valeur de tension prédéterminée et un moyen de commande de l'interrupteur adapté à activer le régulateur lorsque la tension aux bornes du condensateur est inférieure à ladite valeur prédéterminée.
On ne recharge ainsi le condensateur que lorsqu'il est suffisamment déchargé, ce qui évite de le recharger prématurément.
Selon des caractéristiques particulières, la valeur de tension prédéterminée est supérieure à la tension limite de maintien en mémoire des données conservées par chaque composant alimenté par le condensateur.
Selon des caractéristiques particulières, le dispositif d'alimentation comporte un moyen de comparaison de la durée écoulée depuis une désactivation du régulateur avec une valeur de durée prédéterminée et un moyen de commande d'activation du régulateur adapté à activer le régulateur lorsque ladite durée écoulée est supérieure à ladite valeur prédéterminée.
On évite ainsi d'avoir à prévoir des composants de comparaison de tension. On peut donc ne prévoir qu'un moyen de mesure du temps (« timer ») matériel ou logiciel.
Selon des caractéristiques particulières, la valeur de durée prédéterminée est inférieure à la durée de passage de la tension du condensateur en dessous de la tension limite de maintien en sommeil de chaque composant alimenté par le condensateur.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un dispositif de détection de gaz, de flamme, de chaleur de fumée ou d'incendie, qui comporte un dispositif d'alimentation objet de la présente invention.
Ce dispositif de détection présente les mêmes avantages, buts et caractéristiques particulières que le dispositif d'alimentation objet de l'invention.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de détermination d'un circuit électronique fonctionnant selon un cycle comportant une première phase de fonctionnement imposant une consommation plus élevée que la deuxième phase de fonctionnement consistant en le reste du cycle, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
- prévoir une source d'énergie fournissant une première tension électrique suffisante pour tous les composants du circuit électronique,
- déterminer les composants utilisant, lors de la première phase, une deuxième tension électrique inférieure à la première tension électrique,
- prévoir un régulateur de tension fournissant une tension de fonctionnement de ces composants,
- alimenter, avec la source d'énergie, indépendamment du régulateur, les composants nécessitant une tension supérieure à la deuxième tension électrique,
- placer, en amont du régulateur, un interrupteur fermé pendant au moins une partie de la première phase et ouvert pendant au moins une partie de la deuxième phase,
- placer, entre le régulateur et les circuits qu'il alimente, un condensateur chargé par le régulateur lorsque l'interrupteur est fermé et alimentant au moins une partie des composants nécessitant une régulation de tension et
- choisir un rapport cyclique de la première phase pour que la consommation totale soit inférieure à la consommation totale lorsque, avec le même rapport cyclique, le régulateur est alimenté en permanence par la source d'énergie.
Selon des caractéristiques particulières, on choisit un rapport cyclique pour que la tension du condensateur à la fin de consommation totale soit supérieure à une tension limite de maintien en mémoire des informations d'états d'au moins un composant alimenté par le condensateur et inférieure à une tension limite de maintien en sommeil dudit composant alimenté par le condensateur.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux des dispositifs objets de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente un schéma-bloc d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de détection objet de la présente invention,
- la figure 2 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un premier mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention adapté au dispositif illustré en figure 1 ,
- la figure 3 représente, sous forme d'un chronogramme, des signaux mis en œuvre par des composants du dispositif illustré en figure 1 ,
- la figure 4 représente un schéma-bloc d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de détection objet de la présente invention,
- la figure 5 représente, sous forme d'un chronogramme, des signaux mis en œuvre par des composants du dispositif illustré en figure 4,
- la figure 6 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en œuvre dans un deuxième mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention adapté au dispositif illustré en figure 4,
- la figure 7 représente, sous forme d'un logigramme, un procédé de conception d'un circuit électronique à fonctionnement cyclique mettant en œuvre le dispositif objet de l'invention et - la figure 8 représente des courbes de consommation et de tension en fonction de l'inverse d'un rapport cyclique.
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle. De plus, les courbes représentatives de signaux ou de consommations sont représentées sous formes de droite même quand elles sont, dans la réalité, courbes car seule leurs croissances, stabilités ou décroissances sont nécessaires pour comprendre l'invention.
Dans toute la description, on a décrit un dispositif autonome de détection d'un risque, par exemple fumée, gaz, incendie, chaleur ou flamme. Cependant, la portée de la présente invention n'est pas limitée à ce type de dispositif électronique mais s'étend à tout dispositif électronique fonctionnant de manière cyclique, chaque cycle comportant une première phase de fonctionnement imposant une consommation plus élevée que la deuxième phase de fonctionnement consistant en le reste du cycle. Généralement, la première phase concerne le fonctionnement en éveil d'un composant mettant en œuvre un programme ou un algorithme et la deuxième phase concerne le sommeil ou la veille de ce composant, voire son arrêt complet, sans perte des données et états mémorisés.
Comme illustré en figure 1 , dans le premier mode de réalisation particulier, le dispositif de détection 105 objet de la présente invention comporte :
- une réserve d'énergie électrique 1 10,
- un régulateur de tension 1 15 adapté à réguler la tension fournie par la réserve d'énergie électrique 1 10,
- au moins un condensateur 120 chargé par le régulateur de tension 1 15,
- un circuit de détection 125 alimenté par le condensateur 120 et - un interrupteur 130 adapté à désactiver le régulateur 1 15 de telle manière que le circuit de détection 125 est alors exclusivement alimenté en électricité par chaque dit condensateur 120.
La réserve d'énergie électrique 1 10 est, par exemple, constituée d'une pile ou d'un accumulateur. La source d'énergie électrique est adaptée à fournir une tension pour le fonctionnement d'un avertisseur 140, par exemple une sirène et/ou un gyrophare.
Le régulateur de tension 1 15, le condensateur 120 et le circuit de détection 125 sont de type connu dans le domaine des détecteurs d'incendie ou de fumée. Le circuit de détection 125 met en œuvre une tension inférieure à la tension délivrée par la source d'énergie électrique 1 10. Des composants interdisant l'alimentation du régulateur 1 15 par le condensateur 120, ne sont pas représentés en figure 1 car ils sont bien connus de l'homme du métier.
Typiquement, la tension utilisée par l'avertisseur 140 est supérieure ou égale à neuf volts alors que la tension de fonctionnement du circuit de détection 125 est inférieure à six Volts.
Par exemple, un composant central 135 du circuit de détection 125 est un microcontrôleur ou un circuit Asie (acronyme de « Application Spécifie Integrated Circuit pour circuit intégré spécifique à une application) fonctionnant avec une tension de trois ou cinq volts, la tension de neuf volts étant requise pour alimenter un avertisseur sonore qui doit délivrer 85db à trois mètres.
L'interrupteur 130 est adapté à ouvrir le circuit comportant la réserve d'énergie 1 10 en amont du régulateur 1 15. Dans ce premier mode de réalisation, l'interrupteur 130 comporte un moyen de comparaison (représenté par un triangle généralement associé à un amplificateur opérationnel) de la charge électrique de chaque condensateur 120 avec une valeur limite prédéterminée. Ce moyen de comparaison est, dans des modes de réalisation, intégré au composant central 135 du circuit de détection 125. Dans des modes de réalisation, l'interrupteur 130 comporte un transistor (non représenté), par exemple de type MosFet, donc à faible tension de perte, positionné soit dans un rail positif d'alimentation (canal P), soit dans un rail négatif (canal N).
Préférentiellement, le composant central 135 est mis en sommeil entre deux analyses effectuées par le détecteur 105, de façon à optimiser la durée de vie de la pile. Typiquement, le rapport cyclique actif/sommeil est de quelques millisecondes pour cinq à dix secondes de sommeil. Préférentiellement, le rapport cyclique est supérieur à 100. Encore plus préférentiellement, le rapport cyclique est supérieur à 300. On note que, dans le cas où le détecteur 105 met en œuvre des communications hertziennes, sa phase d'éveil peut durer de l'ordre de 10 ms alors que sans communication radio, cette phase est d'un ordre de grandeur inférieur, par exemple de l'ordre d'une 1 ms. Le cycle dure, au total, de 3 à 6 secondes, voire 8 secondes. On note que la durée de ce cycle est réduite lorsque le circuit de détection a besoin d'effectuer une levée de doute, par exemple si un faible niveau de gaz, de fumée ou de chaleur a été détecté mais est inférieur à un niveau de déclenchement immédiat d'alarme. Préférentiellement, pendant la durée du sommeil, on désactive le régulateur 1 15, ce qui fait économiser la consommation intrinsèque du régulateur (qui est comprise entre 4 μΑ et 10 μΑ en général), qui contribue à plus de 80% de la consommation totale (du fait de la valeur extrêmement faible du rapport cyclique actif/sommeil).
Préférentiellement, on choisit un composant central 135 qui possède une tensions très faible de conservation en mémoire des données et états et une grande rapidité de réinitialisation avec des données en mémoire conservées.
Par exemple un PIC16F677 de la société Microchip (marques déposées) possède une gamme d'alimentation allant de deux à 5,5 volts en mode actif. Cependant, en mode sommeil, il peut conserver les données en mémoire (Sram) interne jusqu'à 1 ,5 volt.
Pour mettre en œuvre la présente invention, on alimente ce composant central 135 sous 3,3 volts régulé, ce qui est, en soi, nécessaire pour garantir le fonctionnent des conversions analogique digitale, sortir assez de tension sur les pattes en sortie pour allumer un voyant, etc., et on charge le condensateur tampon 120 à cette valeur. Lorsque le composant central 135 s'arrête, il peut maintenir en l'état les données mémorisées sommeil en étant alimenté par le condensateur tampon 120 jusqu'à ce que la tension aux bornes de ce condensateur atteigne 1 ,5 volts. A ce moment, l'interrupteur est fermé, sous la commande du comparateur et interrupteur 130 pour recharger le condensateur tampon 120 et, préférentiellement, faire redémarrer le composant central 135 en mode actif, avec les données conservées en mémoire d'un cycle au suivant.
Dans des variantes, le comparateur de tension prend la forme d'un détecteur de tension faible interne au composant central 135.
Dans des variantes, on dimensionne le condensateur tampon 120 de telle façon que sa décharge permet d'alimenter le composant central 135 en mode sommeil pendant toute la durée du sommeil (ce paramètre temporel est paramétrable dans un microcontrôleur). En effet, ce dimensionnement est fonction de la consommation en mode sommeil, de la tension minimum acceptable et la durée du sommeil (basée sur un chien de garde ajustable). Bien entendu, on tient compte des tolérances de valeur et des conditions de température pour éviter que la tension aux bornes du condensateur 120 ne puisse passer en dessous de la tension minimale. On note que le détecteur comporte un système de démarrage (non représenté) pour que, à la première mise sous tension, on commande la fermeture de l'interrupteur, de manière matérielle et non logicielle. Par exemple, on prévoit un condensateur supplémentaire qui maintient la commande de fermeture de l'interrupteur pendant la charge du condensateur 120.
On observe, en figure 2, des étapes du fonctionnement d'un dispositif de détection tel que celui illustré en figure 1 . Ces étapes comportent, d'abord, une étape 205 de premier démarrage, lors de la première mise sous tension ou du changement de source d'énergie 1 10, de fermeture de l'interrupteur 130, d'activation du régulateur 1 15 et de démarrage du composant central 135. Puis, le composant central commande ou réalise itérativement :
- une étape 220 de détermination de détection d'une grandeur physique représentative d'un risque, par exemple fumée, chaleur, gaz,
- en cas de détection, une étape 225 de déclenchement d'alarme et d'avertisseur 140,
- en l'absence de détection, une étape 230 d'ouverture de l'interrupteur 130,
- une étape 235 d'arrêt du composant central 135 ou, au moins, de passage en mode de sommeil,
- une étape 240 de détermination, effectuée par le comparateur intégré à l'interrupteur 130 ou au composant central 135, si la tension aux bornes du condensateur 120 est inférieure à une valeur limite, cette valeur limite étant choisie pour être supérieure à la tension à laquelle les données mémorisées dans le composant central pourraient être altérées,
- si non, on reproduit l'étape 240,
- si oui, le comparateur commande la fermeture de l'interrupteur 130, au cours d'une étape 245,
- une étape 210 d'activation du régulateur 1 15, sous l'effet de la fermeture de l'interrupteur 130, ce qui provoque la recharge du condensateur 120 ;
- une étape 215 de redémarrage (« reset ») du composant central 135 sans effacement des données conservées en mémoire et
- un retour à l'étape 220. En figure 3, on observe, sur la courbe 305, l'état du composant central 135, sur la courbe 310, l'état de l'interrupteur 130, sur la courbe 315, la tension aux bornes du condensateur 120 et, sur la courbe 320, l'état de l'interrupteur de commande de l'avertisseur 140. A gauche de la figure 3, on représente le cas où le composant central ne détecte aucune grandeur physique représentative d'un risque et, à droite, le cas opposé.
Dans chaque cycle, en absence de détection, le composant central 135 est à l'arrêt. L'interrupteur 130 est alors fermé, ce qui provoque l'activation du régulateur 1 15 et, conséquemment, l'accroissement de la tension aux bornes du condensateur 120. Lorsque cette tension est suffisante pour l'éveil du composant central 135, le composant central 135 effectue une réinitialisation (« reset ») tout en récupérant les données conservées en mémoire. A la fin de la phase de détection, le composant central 135 provoque l'ouverture de l'interrupteur 130 et s'arrête. Le condensateur 120, qui alimente le circuit de détection 125, se décharge progressivement jusqu'à ce que sa tension devienne inférieure à la tension limite indiquée à l'étape 240. A ce moment, le cycle recommence.
En cas de détection, l'interrupteur 130 resté fermé et l'avertisseur 140 est déclenché.
Comme on le comprend à la lecture de la description des figures 1 à 3, ce premier mode de réalisation a l'avantage qu'il autorise la tension aux bornes du condensateur 120 à descendre en dessous de la tension de maintien en sommeil du composant central 135 mais au dessus de la tension de maintien en mémoire des données du composant central 135. La durée de décharge du condensateur peut ainsi être augmentée, par rapport au cas où le composant central 135 devrait resté en sommeil. Le rapport cyclique peut ainsi être réduit puisque le durée de décharge du condensateur est augmentée et la consommation générale est très faible.
En revanche, un comparateur de tension doit être prévu puisque le composant central 135 ne peut pas provoquer la fermeture de l'interrupteur en fin de décharge du condensateur 120 puisqu'il n'a pas la tension nécessaire à son fonctionnement, même en mode de sommeil.
On observe, en figure 4, que le deuxième mode de réalisation 155 du dispositif de détection comporte les mêmes composants que le premier mode de réalisation illustré en figure 1 , à l'exception de l'interrupteur 145 qui remplace l'interrupteur avec comparateur 130. L'interrupteur 145 est adapté à ouvrir le circuit comportant la réserve d'énergie 1 10 en amont du régulateur 1 15. Dans ce deuxième mode de réalisation, l'interrupteur 145 ne comporte pas de moyen de comparaison de la charge électrique de chaque condensateur 120 avec une valeur limite prédéterminée. Ce moyen de comparaison est remplacé par un décomptage de temps (« timer ») réalisé par le composant central 135, qui commande l'état de l'interrupteur 145.
Dans des modes de réalisation, l'interrupteur 145 comporte un transistor (non représenté), par exemple de type MosFet, donc à faible tension de perte, positionné soit dans un rail positif d'alimentation (canal P), soit dans un rail négatif (canal N).
Préférentiellement, le composant central 135 est mis en sommeil entre deux analyses effectuées par le détecteur 105, de façon à optimiser la durée de vie de la pile. Typiquement, le rapport cyclique actif/sommeil est de quelques millisecondes pour cinq à dix secondes de sommeil. Préférentiellement, le rapport cyclique est supérieur à 100. Encore plus préférentiellement, le rapport cyclique est supérieur à 300. On note que, dans le cas où le détecteur 105 met en œuvre des communications hertziennes, sa phase d'éveil peut durer de l'ordre de 10 ms alors que sans communication radio, cette phase est d'un ordre de grandeur inférieur, par exemple de l'ordre d'une 1 ms. Le cycle dure, au total, de 3 à 6 secondes, voire 8 secondes. On note que la durée de ce cycle est réduite lorsque le circuit de détection a besoin d'effectuer une levée de doute, par exemple si un faible niveau de gaz, de fumée ou de chaleur a été détecté mais est inférieur à un niveau de déclenchement immédiat d'alarme.
Préférentiellement, pendant la durée du sommeil, on désactive le régulateur 1 15, ce qui fait économiser la consommation intrinsèque du régulateur (qui est comprise entre 4 μΑ et 10 μΑ en général), qui contribue à plus de 80% de la consommation totale (du fait de la valeur extrêmement faible du rapport cyclique actif/sommeil).
Préférentiellement, on choisit un composant central 135 qui possède une large plage de tensions d'alimentation en mode sommeil lui permettant d'être alimenté par un condensateur qui se décharge.
Par exemple un PIC16F677 de la société Microchip (marques déposées) possède une gamme d'alimentation allant de deux à 5,5 volts en mode actif. Pour mettre en œuvre la présente invention, on alimente ce composant central 135 sous 3,3 volts régulé, ce qui est, en soi, nécessaire pour garantir le fonctionnent des conversions analogique digitale, sortir assez de tension sur les pattes en sortie pour allumer un voyant, etc., et on charge le condensateur tampon 120 à cette valeur. Lorsque le composant central 135 passe en mode sommeil, il peut se maintenir en sommeil en étant alimenté par le condensateur tampon 120 jusqu'à ce que la tension aux bornes de ce condensateur atteigne deux volts. A ce moment, l'interrupteur 145 est fermé, sous la commande du composant central 135 pour recharger le condensateur tampon 120 et faire fonctionner le composant central 135 en mode actif.
Dans des variantes, on dimensionne le condensateur tampon 120 de telle façon que sa décharge permet d'alimenter le composant central 135 en mode sommeil pendant toute la durée du sommeil (ce paramètre temporel est paramétrable dans un microcontrôleur). En effet, ce dimensionnement est fonction de la consommation en mode sommeil, de la tension minimum acceptable et la durée du sommeil (basée sur un chien de garde ajustable). Bien entendu, on tient compte des tolérances de valeur et des conditions de température pour éviter que la tension aux bornes du condensateur 120 ne puisse passer en dessous de la tension minimale.
On note que le détecteur comporte un système de démarrage (non représenté) pour que, à la première mise sous tension, on commande la fermeture de l'interrupteur, de manière matérielle et non logicielle. Par exemple, on prévoit un condensateur supplémentaire qui maintient la commande de fermeture de l'interrupteur pendant la charge du condensateur 120.
On observe, en figure 6, des étapes du fonctionnement d'un dispositif de détection tel que celui illustré en figure 4. Ces étapes comportent, d'abord :
- une étape 605 de premier démarrage, lors de la première mise sous tension ou du changement de source d'énergie 1 10, de fermeture de l'interrupteur 145 et
- une étape 610 d'activation du régulateur 1 15, sous l'effet de la fermeture de l'interrupteur 145, ce qui provoque la recharge du condensateur 120.
Puis, le composant central commande ou réalise itérativement : - une étape 615 de détermination de détection d'une grandeur physique représentative d'un risque, par exemple fumée, chaleur, gaz.
- en cas de détection, une étape 620 de déclenchement d'alarme et d'avertisseur 140,
- en l'absence de détection, une étape 625 d'ouverture de l'interrupteur
145,
- une étape 630 de passage en mode sommeil (« sleep ») du composant central 135,
- une étape 635 de décompte de temps jusqu'à ce qu'une durée paramétrée dans la programmation du composant central 135 soit atteinte,
- une étape 640 de fin de décompte lorsque cette durée est écoulée,
- une étape 645 d'éveil du composant central 135,
- une étape de commande d'ouverture de l'interrupteur 145 par le composant central 135,
- un retour à l'étape 610.
En figure 5, on observe, sur la courbe 505, l'état du composant central 135, sur la courbe 510, l'état de l'interrupteur 145, sur la courbe 515, la tension aux bornes du condensateur 120 et, sur la courbe 520, l'état de l'interrupteur de commande de l'avertisseur 140. A gauche de la figure 5, on représente le cas où le composant central ne détecte aucune grandeur physique représentative d'un risque et, au centre, le cas opposé.
Dans chaque cycle, en absence de détection, le composant central 135 est en sommeil. Lorsqu'il passe en mode actif, il commande la fermeture de l'interrupteur 145, ce qui provoque l'activation du régulateur 1 15 et, conséquemment, l'accroissement de la tension aux bornes du condensateur 120.
A la fin de la phase de détection, le composant central 135 provoque l'ouverture de l'interrupteur 145 et passe en mode sommeil. Le condensateur 120, qui alimente le circuit de détection 125, se décharge progressivement sans dépasser la tension minimale de maintien du composant central 135 en mode sommeil, grâce au dimensionnement évoqué ci-dessus. Lorsque la durée de sommeil du composant central 135 est écoulée, le cycle recommence.
En cas de détection, l'interrupteur 145 resté fermé et l'avertisseur 140 est déclenché. Comme on le comprend à la lecture de la description des figures 4 à 6, ce deuxième mode de réalisation a l'avantage de ne pas nécessiter de comparateur. En revanche, il nécessite que la tension aux bornes du condensateur ne devienne jamais inférieure à la tension limite de maintien en sommeil.
Pour concevoir un circuit électronique à fonctionnement cyclique et faible consommation d'énergie, comme illustré en figure 7, on met en œuvre les étapes suivantes :
- une étape 705 de détermination du cycle de fonctionnement du circuit et de son composant centra ; il s'agit de déterminer quelles fonctions sont réalisées pendant les phases d'éveil du composant central, de manière connue de l'homme du métier,
- une étape 710 de détermination des composants du circuit électronique, à l'exception de son régulateur, de son interrupteur de régulateur, de son condensateur de maintien de tension aux bornes du composant central, de sa source d'énergie et, éventuellement, de son composant central,
- une étape 715 de détermination de la source d'énergie ; il s'agit de déterminer la tension délivrée par la source d'énergie, notamment en relation avec les composants ayant une forte consommation, par exemple l'avertisseur 140 ;
- une étape 720 de détermination des composants nécessitant ou autorisant une tension réduite, par rapport à la tension de sortie de la source d'énergie, en particulier le composant central ;
- une étape 725 de choix d'un régulateur pour alimenter les composants préférentiellement alimentés avec une tension réduite ; il s'agit de choisir un régulateur ayant une consommation résiduelle faible mais capable d'alimenter ces composants ;
- une étape 730 d'alimentation directe d'autres composants indépendamment du régulateur, en particulier les composants nécessitant une tension supérieure à la tension de sortie du régulateur ;
- une étape 735 de positionnement d'un interrupteur en amont du régulateur pour pouvoir couper son alimentation et éviter cette consommation résiduelle ; - une étape 740 de positionnement d'un condensateur entre le régulateur et les composants alimentés par le régulateur, en prévoyant que le régulateur ne consomme pas d'énergie stockée dans le condensateur ;
- une étape 745 de choix du rapport cyclique pour, à la fois, effectuer les fonctions du circuit suffisamment souvent, réduire la consommation totale et, selon les cas, garantie le maintien en sommeil du composant central ou garantir le maintien en mémoire du composant central, des données et états qui y sont mémorisés et
- une étape 750 de détermination de la manière et, éventuellement, du comparateur, de commande de l'interrupteur, selon le choix de rapport cyclique effectué.
On observe que certaines étapes peuvent, d'abord, être simulées, pendant la conception du circuit puis optimisées itérativement. Alternativement, on effectue deux fois les étapes illustrées en figure 7, pour chacun des types de fonctionnement décrit en regard du premier (figures 1 à 3) et du deuxième (figures 4 à 6) modes de réalisation.
On observe, en haut de la figure 8, les consommations du circuit électronique, en fonction de l'inverse du rapport cyclique pour :
- un circuit dans lequel il n'y a pas d'interrupteur d'activation du régulateur, ni de condensateur de maintien de tension en aval du régulateur : courbe 805,
- un circuit selon le premier mode de réalisation : courbe 845 et
- un circuit selon le deuxième mode de réalisation : courbe 810.
On observe que, pour un rapport cyclique élevé, à gauche, la courbe 805 est en dessous des courbes 810 et 845. En revanche, plus le rapport cyclique est élevé, plus la courbe 810 est en dessous à la courbe 845 et plus la courbe 845 est en dessous de la courbe 805.
On observe, en bas de la figure 8, avec la même échelle d'inverses de rapports cycliques, la tension minimale 815, au cours des cycles, aux bornes du condensateur de maintien de tension sur le composant central, la valeur limite 820 de tension de maintien en sommeil du composant central et la valeur limite 825 de tension de maintien en mémoire des données conservées par le composant central.
On constate, à la lecture de cette figure, que la limite d'utilisation, en termes de rapport cyclique, du premier mode de réalisation, courbe 845, correspond à la limite de tension 825 et se situe à la valeur de rapport cyclique 840. La limite d'utilisation, en termes de rapport cyclique, du deuxième mode de réalisation, courbe 810, correspond à la limite de tension 820 et se situe à la valeur de rapport cyclique 835.
Selon la valeur limite de rapport cyclique imposée par le fonctionnement du circuit, par exemple parce qu'il est nécessaire de détecter un risque en moins de 10 secondes, on choisit l'un ou l'autre des modes de réalisation par comparaison des consommations représentées par les courbes 810 et 845.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif d'alimentation d'un circuit électronique à fonctionnement cyclique, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une réserve d'énergie électrique (1 10) constituée d'une pile ou d'un accumulateur électrique, pour alimenter l'ensemble du circuit électronique,
- un régulateur de tension (1 15) adapté à réguler la tension fournie par la réserve d'énergie électrique pour alimenter une partie du circuit électronique,
- au moins un composant du circuit étant alimenté par la réserve d'énergie indépendamment du régulateur,
- au moins un condensateur (120) chargé par le régulateur de tension et alimentant au moins un composant de la partie du circuit électronique alimenté par le régulateur,
- un interrupteur (130) adapté à désactiver le régulateur, de telle manière que chaque dit composant alimenté par le condensateur est alors exclusivement alimenté en électricité par un dit condensateur.
2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 , qui comporte un circuit de détection (125) d'une grandeur physique alimenté par le régulateur et un avertisseur sonore alimenté par la réserve d'énergie électrique (1 10) à une tension supérieure à la tension de sortie du régulateur de tension (1 15) et commandé par le circuit (125) de détection.
3. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'interrupteur (130) est commandé par un composant alimenté par le condensateur.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit électronique (125) comporte un composant central (135) en sommeil pendant l'alimentation du circuit électronique par le condensateur (120) et actif lorsque le régulateur (1 15) est activé.
5. Dispositif d'alimentation selon la revendication 4, dont l'interrupteur (130) est adapté à provoquer l'activation du régulateur (1 15) lorsque le condensateur (120) fournit une tension ne permettant pas le fonctionnement actif du composant central (135) mais permettant le fonctionnement en sommeil du composant central.
6. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 4 ou 5, dont l'interrupteur (130) est adapté à provoquer l'activation du régulateur (1 15) lorsque le condensateur (120) fournit une tension ne permettant pas le fonctionnement actif du composant central (135) mais permettant la conservation de données en mémoire du composant central.
7. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, qui comporte un moyen de commande (135) du circuit électronique (125) qui commande le fonctionnement du circuit électronique en mode de sommeil lorsque le régulateur (1 15) est désactivé.
8. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'interrupteur (130) comporte un transistor de type MosFet positionné soit dans un rail positif d'alimentation (canal P), soit dans un rail négatif (canal N).
9. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 8, qui comporte un moyen de comparaison (135) de la tension aux bornes du condensateur avec une valeur de tension prédéterminée et un moyen de commande (135) de l'interrupteur (1 15) adapté à activer le régulateur lorsque la tension aux bornes du condensateur est inférieure à ladite valeur prédéterminée.
10. Dispositif d'alimentation selon la revendication 9, dans lequel la valeur de tension prédéterminée est supérieure à la tension limite de maintien en mémoire des données conservées par chaque composant alimenté par le condensateur.
1 1 . Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 8, qui comporte un moyen de comparaison (135) de la durée écoulée depuis une désactivation du régulateur (1 15) avec une valeur de durée prédéterminée et un moyen de commande (135) d'activation du régulateur adapté à activer le régulateur lorsque ladite durée écoulée est supérieure à ladite valeur prédéterminée.
12. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 1 , dans lequel la valeur de durée prédéterminée est inférieure à la durée de passage de la tension du condensateur en dessous de la tension limite de maintien en sommeil de chaque composant alimenté par le condensateur.
13. Dispositif de détection de gaz, de flamme, de chaleur de fumée ou d'incendie, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 12.
14. Procédé de détermination d'un circuit électronique fonctionnant selon un cycle comportant une première phase de fonctionnement imposant une consommation plus élevée que la deuxième phase de fonctionnement consistant en le reste du cycle, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
- prévoir une source d'énergie fournissant une première tension électrique suffisante pour tous les composants du circuit électronique,
- déterminer les composants utilisant, lors de la première phase, une deuxième tension électrique inférieure à la première tension électrique,
- prévoir un régulateur de tension fournissant une tension de fonctionnement de ces composants,
- alimenter, avec la source d'énergie, indépendamment du régulateur, les composants nécessitant une tension supérieure à la deuxième tension électrique,
- placer, en amont du régulateur, un interrupteur fermé pendant au moins une partie de la première phase et ouvert pendant au moins une partie de la deuxième phase,
- placer, entre le régulateur et les circuits qu'il alimente, un condensateur chargé par le régulateur lorsque l'interrupteur est fermé et alimentant au moins une partie des composants nécessitant une régulation de tension et
- choisir un rapport cyclique de la première phase pour que la consommation totale soit inférieure à la consommation totale lorsque, avec le même rapport cyclique, le régulateur est alimenté en permanence par la source d'énergie.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel on choisit un rapport cyclique pour que la tension du condensateur à la fin de consommation totale soit supérieure à une tension limite de maintien en mémoire des informations d'états d'au moins un composant alimenté par le condensateur et inférieure à une tension limite de maintien en sommeil dudit composant alimenté par le condensateur.
EP11773029.1A 2010-09-02 2011-09-02 Procédé et dispositif d'alimentation cyclique et dispositif de détection le comportant Withdrawn EP2612417A2 (fr)

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