FR2728074A1

FR2728074A1 - Detection of electric power consumed by nonlinear load, such as computer peripheral device

Info

Publication number: FR2728074A1
Application number: FR9415017A
Authority: FR
Original assignee: LAPARRE PHILIPPE
Current assignee: LAPARRE PHILIPPE
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-14
Also published as: FR2728074B1

Abstract

The power consumption detection method involves monitoring processor current with a series detector (15), delivering a potential that is a function of the current. The potential (15a) is rectified (16) and the resulting direct potential filtered by a capacitive filter circuit (18). The filter circuit removes odd harmonics from the detected signal. The filtered signal is applied to a hysteresis comparator (19) to deliver a detection signal (17) that is delayed at each transition threshold of the hysteresis comparator by two time constants (deltat1,deltat2). The output of the hysteresis comparator drives a switch (14) that connects or disconnects the peripheral device(s) (13a,13b,13c) to or from the mains supply (10).

Description

La présente invention concerne principalement la détection de la puissance électrique absorbée par une alimentation non linéaire, ou plus généralement par toute charge alimentée sous une tension alternative, et comportant en entrée un pont de diodes redresseur et une capacité de filtrage.Elle trouve son application d'une manière générale dans la détection de l'état de fonctionnement d'un appareil électrique, comportant une alimentation du type à découpage et une alimentation de veille, et plus particulièrement dans la mise sous tension ou hors tension d'appareils électriques auxiliaires, en fonction de l'état de fonctionnement d'un appareil électrique prindpal. Le domaine d'application privilégié, mais non limitatif de l'invention, est la synchronisation de la mise sous tension et hors tension des périphériques d'un micro-ordinateur, respectivement sur l'activation et la mise en veille de l'unité centrale. The present invention mainly relates to the detection of the electric power absorbed by a non-linear power supply, or more generally by any load supplied with an alternating voltage, and comprising as input a bridge of rectifier diodes and a filtering capacity. It finds its application in '' in general in the detection of the operating state of an electrical appliance, comprising a switching type supply and a standby supply, and more particularly in the switching on or off of auxiliary electrical appliances, depending on the operating status of a prindpal electrical device. The preferred, but non-limiting, field of application of the invention is the synchronization of the switching on and off of the peripherals of a microcomputer, respectively on the activation and the standby of the central unit. .

On a déjà proposé, notamment dans le brevet US 4 675 537 (MIONE), des dispositifs permettant de mettre automatiquement sous tension et hors tension des appareils électriques auxiliaires, en fonction de l'activité électrique d'un appareil électrique prindpal. We have already proposed, in particular in US Pat. No. 4,675,537 (MIONE), devices making it possible to automatically turn on and off auxiliary electrical devices, as a function of the electrical activity of a prindpal electrical device.

Le dispositif décrit dans le brevet US 4 675 537 repose sur une mesure de l'intensité du courant à l'entrée de l'appareil électrique prindpal, qui est alimenté par une tension altemative, et sur une commande temporisée de la mise sous tension et hors tension d'appareils électriques auxiliaires, en fonction de la comparaison de l'intensité mesurée avec un seuil prédéterminé de faible valeur. Selon ce brevet, lorsque l'on met sous tension l'appareil principal, celui-ci consomme un courant, dont l'intensité est nécessairement supérieure au seuil de détection. Le dispositif détecte ce dépassement de seuil et commande automatiquement, après un laps de temps prédéterminé, la mise sous tension des appareils auxiliaires.Lorsque l'on met hors tension l'appareil principal, celui ne consomme plus de courant, et le dispositif commande automatiquement, après un laps de temps prédéterminé, la mise hors tension des appareils auxiliaires. The device described in US Pat. No. 4,675,537 is based on a measurement of the intensity of the current at the input of the prindpal electrical appliance, which is supplied by an alternating voltage, and on a timed command to switch on and power off of auxiliary electrical devices, based on the comparison of the measured intensity with a predetermined threshold of low value. According to this patent, when the main device is switched on, it consumes a current, the intensity of which is necessarily greater than the detection threshold. The device detects this threshold crossing and automatically controls, after a predetermined period of time, the powering up of the auxiliary devices. When the main device is turned off, the device no longer consumes current, and the device automatically controls , after a predetermined period of time, switching off the auxiliary devices.

Aujourd'hui, dans le domaine de l'informatique, de nombreux microordinateurs intègrent une gestion évoluée de leur propre alimentation. Cette gestion autorise une activation ou une mise en veille de leur unité centrale, par l'intermédiaire du davier, de tout autre dispositif exteme, ou encore par programmation appropriée de l'unité centrale. Par ailleurs, compte-tenu du nombre de plus en plus important de périphériques qui peuvent être gérés par une unité centrale, il devient impératif de pouvoir synchroniser automatiquement les mises sous tension et hors tension de chaque périphérique, sur l'activation et la mise en veille de l'unité centrale, ce qui permet d'éviter des mises sous tension et hors tension manuelles de ces multiples périphériques, et par là-même d'éviter les oublis ou erreurs qui sont inhérents à une telle manipulation.Cet impératif de synchronisation automatique est encore plus important lorsque l'activation ou la mise en veille de l'unité centrale est effectuée automatiquement, en l'absence de toute présence humaine, en étant par exemple dédenchée par une horloge ou encore un faxlmodem. Today, in the field of data processing, many microcomputers integrate an advanced management of their own food. This management authorizes an activation or a standby of their central unit, by means of the forceps, of any other external device, or even by appropriate programming of the central unit. Furthermore, given the increasing number of peripherals that can be managed by a central unit, it becomes imperative to be able to automatically synchronize the power on and off of each device, on activation and central unit standby, which makes it possible to avoid manual switching on and off of these multiple peripherals, and thereby to avoid the oversights or errors which are inherent in such manipulation. This imperative of synchronization Automatic is even more important when the activation or the standby of the central unit is carried out automatically, in the absence of any human presence, for example by being timed by a clock or a faxlmodem.

Les unités centrales, dont les changements d'états de fonctionnement (activation - mise en veille) sont programmables ou commandables électriquement, comportent en inteme deux alimentations distinctes alimentées en parallèle au réseau électrique, par la fiche d'alimentation de l'unité centrale. Les deux alimentations sont donc alimentées sous la même tension altemative. L'alimentation principale est automatiquement mise en fonctionnement lorsque l'on active l'unité centrale, par exemple en pressant une touche du davier. L'alimentation secondaire, appelée par la suite alimentation de veille, permet quant à elle de maintenir sous tension les circuits nécessaires à l'activation de l'unité centrale, pendant toute la période de veille de l'alimentation principale. The central units, whose changes of operating states (activation - standby) are programmable or electrically controllable, internally comprise two separate power supplies supplied in parallel to the electrical network, by the power supply plug of the central unit. The two power supplies are therefore supplied under the same alternating voltage. The main power supply is automatically switched on when the central unit is activated, for example by pressing a button on the forceps. The secondary power supply, hereinafter called the standby power supply, makes it possible to keep the circuits necessary for activating the central unit energized, throughout the standby period of the main power supply.

L'alimentation principale de ces unités centrales est une alimentation du type à découpage. Cette alimentation comporte un premier étage d'entrée, dont la fonction est de convertir la tension alternative délivrée par le réseau électrique, en une tension continue ou quasi continue, et un deuxième étage constitué par un convertisseur à découpage qui permet la conversion de cette tension continue élevée en une ou plusieurs tensions de faibles valeurs destinées à l'alimentation des différents circuits intemes de l'unité centrale. Plus précisément, le premier étage d'entrée de cette alimentation se caractérise par un pont de diodes redresseur, suivi d'une capacité de filtrage. The main power supply of these central units is a switching type power supply. This power supply includes a first input stage, the function of which is to convert the alternating voltage delivered by the electrical network, into a direct or almost continuous voltage, and a second stage constituted by a switching converter which allows the conversion of this voltage high continuous in one or more voltages of low values intended for the supply of the various internal circuits of the central unit. More specifically, the first input stage of this power supply is characterized by a bridge of rectifier diodes, followed by a filtering capacity.

L'alimentation de veille est soit une alimentation linéaire, soit une alimentation ayant un comportement assimilable à un comportement linéaire, c'est-à-dire une alimentation introduisant peu de distorsion harmonique sur le courant d'entrée. Dans un exemple de réalisation fréquemment rencontré, cette alimentation de type linéaire consiste en une capacité chutrice de la tension secteur, en série avec un montage constitué d'un redresseur, d'un limiteur à une faible tension et d'un filtre. The standby supply is either a linear supply or a supply having a behavior comparable to a linear behavior, that is to say a supply introducing little harmonic distortion on the input current. In an exemplary embodiment frequently encountered, this linear type supply consists of a power drop capacity, in series with an assembly consisting of a rectifier, a limiter at a low voltage and a filter.

L'intensité absorbée par une alimentation de veille varie d'un type d'alimentation à l'autre, et peut être supérieure à l'intensité absorbée par certaines alimentations de type à découpage. Par conséquent, si l'on cherche à détecter les changements d'état de fonctionnement (activation- mise en veille) des unités centrales précitées, en appliquant le procédé de détection préconisé par le brevet US 4 675 537, on est amené, pour chaque type d'unité centrale, à régler le seuil de détection à une valeur qui est fonction de l'intensité absorbée par l'alimentation de veille. II n'est donc pas envisageable d'effectuer une détection à partir d'un unique seuil de faible valeur, qui soit commun à tous les types d'unités centrales, quelle que soit l'intensité absorbée par leurs alimentations de veille. The intensity absorbed by a standby power supply varies from one type of power supply to another, and may be greater than the intensity absorbed by certain power supplies of the switching type. Consequently, if it is sought to detect the changes in operating state (activation-standby) of the aforementioned central units, by applying the detection method recommended by US patent 4,675,537, we are led, for each type of central unit, to set the detection threshold to a value which is a function of the intensity absorbed by the standby power supply. It is therefore not conceivable to carry out a detection on the basis of a single low value threshold, which is common to all types of central processing units, whatever the intensity absorbed by their standby power supplies.

II convient de remarquer que dans le cas d'une alimentation de veille utilisant une capacité chutrice, la puissance électrique absorbée par cette alimentation de veille est principalement une puissance réactive, alors que la puissance électrique absorbée par l'alimentation principale est une puissance active. II serait donc envisageable de détecter l'état de fonctionnement de l'unité centrale en mesurant la tension et l'intensité du signal altematif d'alimentation à l'entrée de l'unité centrale, d'effectuer un calcul de la puissance active consommée par l'unité centrale, et d'en déduire si l'alimentation principale est en fonctionnement ou non. Cette solution présente l'inconvénient de nécessiter une double mesure et l'utilisation de circuits électroniques complexes et couteux. It should be noted that in the case of a standby power supply using a falling capacity, the electrical power absorbed by this standby power supply is mainly reactive power, while the electrical power absorbed by the main power supply is an active power. It would therefore be conceivable to detect the operating state of the central unit by measuring the voltage and the intensity of the alternative power signal at the input of the central unit, to perform a calculation of the active power consumed by the central unit, and to deduce therefrom whether the main supply is operating or not. This solution has the disadvantage of requiring a double measurement and the use of complex and expensive electronic circuits.

Le but que s'est fixé le demandeur a donc été dans un premier temps de trouver un procédé qui, à partir d'une simple mesure du courant consommé par l'unité centrale, c'est-à-dire de la somme du courant consommé par l'alimentation principale et du courant consommé par l'alimentation de veille de l'unité centrale, permet de détecter un ou plusieurs niveaux de la puissance électrique qui est absorbée intrinsèquement par l'alimentation prinapale, et ne prend pas en compte la puissance électrique absorbée par l'alimentation de veille. The goal set by the applicant was therefore first to find a process which, from a simple measurement of the current consumed by the central unit, that is to say the sum of the current consumed by the main supply and the current consumed by the standby supply of the central unit, makes it possible to detect one or more levels of the electric power which is intrinsically absorbed by the main supply, and does not take into account the electrical power absorbed by the standby power supply.

D'une manière plus générale, le but de l'invention est de proposer un procédé, qui d'une part permet de détecter la puissance électrique absorbée par une charge, du type alimentation non linéaire, c'est-à-dire une charge qui est alimentée sous une tension altemative, et dont l'étage d'entrée comporte un pont de diodes redresseur suivi d'une capacité de filtrage, mais qui d'autre part répond à la double contrainte suivante : ce procédé doit permettre l'évaluation de la puissance absorbée par la charge, à partir d'une simple mesure de l'intensité du courant à l'entrée de cette charge, et indépendamment de la présence éventuelle d'une ou plusieurs charges linéaires secondaires, qui seraient montées en parallèle entre le point de mesure du courant et la charge elléme ; en d'autres termes,
I'évaluation de la puissance absorbée par la charge qui est réalisée par ce procédé ne doit pas être perturbée par la puissance qui est susceptible d'être absorbée par des charges secondaires linéaires en parallèle. More generally, the aim of the invention is to propose a method, which on the one hand makes it possible to detect the electric power absorbed by a load, of the non-linear supply type, that is to say a load which is supplied with an alternating voltage, and whose input stage comprises a bridge of rectifier diodes followed by a filtering capacity, but which on the other hand responds to the following double constraint: this process must allow the evaluation of the power absorbed by the load, from a simple measurement of the intensity of the current at the input of this load, and independently of the possible presence of one or more secondary linear loads, which would be connected in parallel between the current measurement point and the actual load; in other words,
The evaluation of the power absorbed by the load which is carried out by this process must not be disturbed by the power which is capable of being absorbed by linear secondary loads in parallel.

Ce but est parfaitement atteint par le procédé de détection de l'invention qui consiste à mesurer le courant à l'entrée de la charge, à filtrer l'une au moins des composantes d'harmonique impaire du courant mesuré, et à détecter l'amplitude de la composante filtrée. De préférence, il s'agira de la composante d'harmonique 3. This object is perfectly achieved by the detection method of the invention which consists in measuring the current at the input of the load, in filtering at least one of the odd harmonic components of the measured current, and in detecting the amplitude of the filtered component. Preferably, this will be the harmonic component 3.

Le mérite du demandeur a été dans un premier temps de constater que le courant consommé par une charge du type alimentation non linéaire, présentait des composantes d'harmonique impaire dont l'amplitude était importante, notamment s'agissant de la composante d'harmonique 3, et dans un deuxième temps d'avoir mis en évidence que l'amplitude de chacune de ces composantes d'harmonique impaire, était une fonction de la puissance absorbée par la charge, qui permettait la détection de cette puissance.Le demandeur a même pu vérifier expérimentalement que pour des puissances inférieures à 60 watts, c'est-à-dire en l'occurrence des puissances correspondant à la fourchette de valeurs de la puissance des alimentations du type à découpage qui équipent les unités centrales de micro-ordinateurs, I'amplitude de la composante d'harmonique 3 du courant absorbé par la charge était une fonction linéaire de la puissance absorbée par la charge. The merit of the applicant was first of all to note that the current consumed by a load of the nonlinear supply type, presented odd harmonic components whose amplitude was important, in particular with regard to the harmonic component 3 , and secondly to have demonstrated that the amplitude of each of these odd harmonic components was a function of the power absorbed by the load, which made it possible to detect this power. experimentally verify that for powers less than 60 watts, that is to say in this case powers corresponding to the range of values of the power of the switching type power supplies which equip the central units with microcomputers, I amplitude of the harmonic component 3 of the current absorbed by the load was a linear function of the power absorbed by the load.

Le procédé de l'invention présente ainsi l'avantage de permettre la détection de la puissance absorbée par la charge, tout en réjectant le fondamental du courant mesuré. Par conséquent, dans l'hypothèse où une charge dite secondaire, qui est linéaire ou qui possède une caractéristique quasiment linéaire, telle que l'alimentation de veille d'une unité centrale décrite précédemment, est montée en parallèle avec une charge principale constituée d'une alimentation du type à découpage, la mise en oeuvre du procédé de l'invention à partir d'une mesure du courant global consommé par la charge principale et la charge secondaire permet avantageusement de détecter la puissance intrinsèquement absorbée par la charge principale. The method of the invention thus has the advantage of allowing the detection of the power absorbed by the load, while rejecting the fundamental of the measured current. Consequently, in the event that a so-called secondary load, which is linear or which has an almost linear characteristic, such as the standby power supply of a central unit described above, is mounted in parallel with a main load consisting of a power supply of the switching type, the implementation of the method of the invention from a measurement of the overall current consumed by the main load and the secondary load advantageously makes it possible to detect the power intrinsically absorbed by the main load.

Le procédé de contrôle de l'invention trouve particulièrement son application dans la détection de l'état d'activation ou de repos d'un appareil électrique, comportant une alimentation principale qui est une alimentation non linéaire, et éventuellement une alimentation de veille de type linéaire, qui est montée en parallèle et qui sert à la mise sous tension de l'appareil. The control method of the invention finds its application particularly in the detection of the activation or rest state of an electrical appliance, comprising a main supply which is a non-linear supply, and possibly a standby supply of the type linear, which is mounted in parallel and which is used to energize the device.

L'invention a donc pour autre objet un circuit de détection de l'état de fonctionnement d'un appareil électrique comportant au moins une alimentation principale du type à découpage. Selon l'invention, ce circuit comprend des moyens de mesure du courant consommé par l'appareil, des moyens de filtrage de l'une au moins des composantes d'harmonique impaire du signal délivré par les moyens de mesure, et des moyens de détection de l'amplitude de la composante filtrée.Another subject of the invention is therefore a circuit for detecting the operating state of an electrical device comprising at least one main power supply of the switching type. According to the invention, this circuit comprises means for measuring the current consumed by the device, means for filtering at least one of the odd harmonic components of the signal delivered by the measuring means, and detection means. the amplitude of the filtered component.

II est possible pour réaliser ce circuit de détection d'utiliser tout moyen de mesure connu de l'homme du métier. On citera à titre d'exemple non limitatif, I'utilisation d'un shunt en série avec la charge principale, d'un transformateur de courant, ou encore d'un capteur à effet Hall, couplé à une bobine de filtrage. II en est de même pour les moyens de filtrage, qui pourront par exemple consister en des filtres analogiques, du type filtre passe-bande centré sur la fréquence appropriée de la composante du courant dont on souhaite détecter l'amplitude, ou encore en des filtres numériques, utilisant un convertisseur analogique/numérique. It is possible to make this detection circuit to use any measurement means known to those skilled in the art. By way of non-limiting example, mention may be made of the use of a shunt in series with the main load, of a current transformer, or even of a Hall effect sensor, coupled to a filtering coil. The same is true for the filtering means, which may for example consist of analog filters, of the bandpass filter type centered on the appropriate frequency of the component of the current whose amplitude is to be detected, or even of filters digital, using an analog / digital converter.

Le circuit de détection de l'invention peut faire partie intégrante de l'appareil électrique. II sera cependant de préférence intégré dans un dispositif, tel que celui du brevet US 4 675 537, c'est-à-dire une prise multiple permettant, en même temps que leur raccordement au réseau, la mise sous tension et hors tension d'un ou plusieurs appareils électriques auxiliaires, en fonction de l'état de fonctionnement d'un appareil principal. The detection circuit of the invention can be an integral part of the electrical device. It will however preferably be integrated into a device, such as that of US Pat. No. 4,675,537, that is to say a multiple socket allowing, at the same time as their connection to the network, the switching on and off of one or more auxiliary electrical devices, depending on the operating status of a main device.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'une prise multiple équipée d'un circuit de détection de l'invention, et permettant notamment les mises sous tension et hors tension des périphériques d'un micro-ordinateur, synchronisées respectivement sur l'activation et la mise en veille de l'unité centrale. Cette description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente l'architecture inteme de l'alimentation d'une unité centrale, susceptible de comporter deux états de fonctionnement (activationveille). Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description which follows of a multiple socket fitted with a detection circuit of the invention, and in particular enabling the power to be turned on and off. peripherals of a microcomputer, respectively synchronized with the activation and the standby of the central unit. This description is given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 shows the internal architecture of the power supply of a central unit, likely to include two operating states (activationveille).

- les figures 2A, 2B, 2C représentent les signaux caractéristiques de l'alimentation principale de la figure 1, - la figure 3 est un synoptique de l'architecture électronique d'une prise multiple de l'invention, - et la figure 4 est un exemple de schéma électronique de la prise multiple de la figure 3.- Figures 2A, 2B, 2C represent the characteristic signals of the main power supply in Figure 1, - Figure 3 is a block diagram of the electronic architecture of a multiple socket of the invention, - and Figure 4 is an example of an electronic diagram of the multiple socket in Figure 3.

On a représenté à la figure 1, un exemple particulier d'architecture inteme de l'alimentation d'une unité centrale 1 d'un micro-ordinateur, pouvant être mis en veille. Cette alimentation est composée d'une alimentation principale 2, et d'une alimentation de veille 3, montées en parallèle. Ces deux alimentations 2, 3 sont par conséquent alimentées sous la même tension altemative U, délivrée par le réseau électrique. There is shown in Figure 1, a particular example of internal architecture of the power supply of a central unit 1 of a microcomputer, which can be put on standby. This supply consists of a main supply 2, and a standby supply 3, connected in parallel. These two power supplies 2, 3 are therefore supplied with the same alternating voltage U, delivered by the electrical network.

L'alimentation principale 2 est une alimentation non linéaire, dite à découpage, et comporte un étage d'entrée dont la fonction est de convertir la tension altemative U (figure 2A) en une tension quasiment continue Ue (figure 2B). Cet étage consiste de manière connue en un pont de diodes redresseur 4, suivi d'une capacité de filtrage. La tension Ue est ensuite convertie, au moyen d'un convertisseur de tension à découpage 6, en une ou plusieurs tensions continues de faibles valeurs, qui permettent d'alimenter les circuits électroniques de l'unité centrale 1, lorsque celle-ci est activée. The main power supply 2 is a non-linear power supply, called a switching power supply, and includes an input stage whose function is to convert the alternating voltage U (FIG. 2A) into an almost continuous voltage Ue (FIG. 2B). This stage consists, in known manner, of a bridge of rectifier diodes 4, followed by a filtering capacity. The voltage Ue is then converted, by means of a switching voltage converter 6, into one or more continuous voltages of low values, which make it possible to supply the electronic circuits of the central unit 1, when the latter is activated .

L'alimentation de veille 3 consiste principalement en une capacité 7, qui est accessoirement suivie par un étage convertisseur. L'alimentation de veille 3 absorbe en permanence un courant i2. II convient de remarquer que ce courant i2 présente peu de distorsion harmonique. L'alimentation de veille 3 peut donc être assimilée à une charge linéaire. The standby power supply 3 mainly consists of a capacity 7, which is incidentally followed by a converter stage. The standby power supply 3 continuously absorbs a current i2. It should be noted that this current i2 presents little harmonic distortion. The standby power supply 3 can therefore be assimilated to a linear load.

Le convertisseur 6 de l'alimentation principale 2 est commandé par un signal 8, qui est délivré par un circuit électronique d'activation (non représenté) de l'unité centrale 1, ledit circuit étant en permanence alimenté sous une tension continue délivrée par l'alimentation de veille 3. Un des éléments du circuit d'activation sera par exemple le davier de l'unité centrale. The converter 6 of the main power supply 2 is controlled by a signal 8, which is delivered by an electronic activation circuit (not shown) of the central unit 1, said circuit being permanently supplied with a DC voltage delivered by the 'standby power 3. One of the elements of the activation circuit will be, for example, the central unit davit.

Lorsque l'unité centrale 1 est activée, le convertisseur 6 entre en fonctionnement et l'alimentation principale 2 absorbe un courant i, qui est représenté à la figure 2C. Ce courant i1, qui est caractéristique de l'étage d'entrée (pont de diodes 4 - capacité de filtrage 5), est nul durant le blocage des diodes du pont redresseur 4, et non nul durant l'angle de conduction de ces diodes. L'amplitude du courant i1 dépend du taux de décharge de la capacité 5. When the central unit 1 is activated, the converter 6 enters into operation and the main supply 2 absorbs a current i, which is shown in FIG. 2C. This current i1, which is characteristic of the input stage (diode bridge 4 - filtering capacity 5), is zero during the blocking of the diodes of the rectifier bridge 4, and not zero during the conduction angle of these diodes . The amplitude of the current i1 depends on the discharge rate of the capacitor 5.

Avec des unités centrales du type de celle de la figure 1, si l'on veut être en mesure de commander la mise sous-tension et la mise hors tension de périphériques, en synchronisme avec respectivement l'activation et la mise en veille de l'unité centrale, il s'avère nécessaire de pouvoir déterminer si l'alimentation principale 2 consomme ou non un courant i,.Etant donné par ailleurs que les courants i, et i2 peuvent présenter des intensités comparables, il n'est pas envisageable, à partir d'une simple détection de l'intensité du courant i (figure 1) globalement consommé par l'unité centrale 1, de déterminer s'il existe ou non un courant i, consommé par l'alimentation principale 2, et par là-même de détecter une activation ou une mise en veille de l'unité centrale 1. With central units of the type of that of FIG. 1, if one wishes to be able to control the switching on and off of peripherals, in synchronism with respectively the activation and the standby of the the central unit, it turns out to be necessary to be able to determine whether the main supply 2 consumes a current i or not. Given that the currents i and i2 can have comparable intensities, it is not possible, from a simple detection of the intensity of the current i (FIG. 1) globally consumed by the central unit 1, to determine whether or not there exists a current i, consumed by the main supply 2, and thereby even to detect an activation or a standby of the central unit 1.

La prise multiple qui va à présent être décrite en référence aux figures 3 et 4 permet avantageusement, d'une part de détecter l'état d'activation ou de mise en veille d'un appareil électrique principal, du type de l'unité centrale 1, qui serait connecté sur cette prise multiple, et ce à partir d'une simple mesure du courant consommé par cet appareil principal, et d'autre part de synchroniser sur cette détection la mise sous tension ou hors tension d'appareils auxiliaires. The multiple socket which will now be described with reference to FIGS. 3 and 4 advantageously makes it possible, on the one hand, to detect the activation or standby state of a main electrical appliance, of the central unit type. 1, which would be connected to this multiple socket, and this from a simple measurement of the current consumed by this main device, and on the other hand to synchronize on this detection the switching on or off of auxiliary devices.

Si l'on se réfère à la figure 3, cette prise multiple 9 comprend - une fiche d'entrée 10 permettant sa connexion sur le réseau électrique, - une prise de sortie principale 11 qui est reliée à la fiche d'entrée 10, et sur laquelle on vient connecter la prise d'alimentation de l'appareil principal dont on veut détecter l'état de fonctionnement, - un circuit de détection 12 mesurant et traitant le courant i circulant entre la fiche d'entrée 10 et la prise de sortie principale, c'est-à-dire le courant i susceptible d'être consommé par l'appareil principal, - plusieurs prises de sorties 13a 13b, 13c, qui sont en l'occurrence au nombre de trois, qui peuvent simultanément être reliées à la fiche d'entrée 10, par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 14 commandé par le circuit de détection 12, et sur lesquelles on vient connecter les prises d'alimentation des appareils auxiliaires. If reference is made to FIG. 3, this multiple socket 9 comprises - an input plug 10 allowing its connection to the electrical network, - a main output socket 11 which is connected to the input plug 10, and on which one comes to connect the power socket of the main device whose operating state is to be detected, - a detection circuit 12 measuring and processing the current i flowing between the input plug 10 and the output socket main, that is to say the current i capable of being consumed by the main device, - several output sockets 13a 13b, 13c, which in this case are three in number, which can simultaneously be connected to the input plug 10, via a power circuit 14 controlled by the detection circuit 12, and on which the power outlets of the auxiliary devices are connected.

Ce type de prise multiple a déjà été décrit notamment dans le brevet US 4 675 537, et la prise multiple 9 pourra d'ailleurs se présenter sous la forme d'un boîtier similaire à celui de la figure 2 de ce brevet
Néanmoins, la prise multiple 9 des figures 3 et 4 se différencie de la prise multiple du brevet US 4 675 537, par la mise en oeuvre d'un circuit de détection 12 perfectionné, qui réalise une détection de l'amplitude de la composante d'harmonique 3 du courant i mesuré, conformément à une variante particulière de réalisation du procédé de l'invention. II convient de noter que cette prise multiple pourra également être équipée avec des dispositifs de filtrage des parasites électriques et de protection contre les surtensions. Ces dispositifs étant connus, ils ne seront pas décrits dans le présent texte.This type of multiple socket has already been described in particular in US Pat. No. 4,675,537, and the multiple socket 9 may moreover be in the form of a housing similar to that of FIG. 2 of this patent
Nevertheless, the multiple socket 9 of FIGS. 3 and 4 differs from the multiple socket of US Pat. No. 4,675,537, by the use of an improved detection circuit 12, which detects the amplitude of the component d harmonic 3 of the current i measured, in accordance with a particular variant embodiment of the method of the invention. It should be noted that this multiple socket can also be equipped with devices for filtering electrical interference and protection against overvoltage. These devices being known, they will not be described in the present text.

Les avantages de la détection mise en oeuvre par le circuit 12 sont les suivants. Dans l'hypothèse où l'appareil principal connecté à la prise de sortie principale Il comporte une alimentation similaire à celle qui a été décrite précédemment en référence à la figure 1, la détection d'une composante harmonique du courant i permet avantageusement de réjecter les composantes fondamentales des courants i, et i2 consommés respectivement par les alimentations principale et de veille de cet appareil principal. On peut considérer que le spectre fréquentiel du courant i2 se réduit à sa composante fondamentale, tandis que le spectre du courant i1 (figure 2C) présente la caractéristique d'être composé d'harmoniques impaires, l'harmonique 3 présentant la plus grande amplitude.Par conséquent, cette détection harmonique permet de ne détecter qu'une information relative au courant i1 et de ne pas prendre en compte le courant i2 consommé par l'alimentation de veille. The advantages of the detection implemented by the circuit 12 are as follows. In the event that the main device connected to the main output socket It includes a power supply similar to that which was described previously with reference to FIG. 1, the detection of a harmonic component of the current i advantageously makes it possible to eject the fundamental components of the currents i, and i2 consumed respectively by the main and standby power supplies of this main unit. We can consider that the frequency spectrum of current i2 is reduced to its fundamental component, while the spectrum of current i1 (Figure 2C) has the characteristic of being composed of odd harmonics, harmonic 3 having the greatest amplitude. Consequently, this harmonic detection makes it possible to detect only information relating to the current i1 and not to take into account the current i2 consumed by the standby power supply.

Le demandeur a en outre mis en évidence que l'amplitude de l'harmonique 3 du courant i, était une fonction simple de la puissance active absorbée par l'alimentation principale, et qu'il était donc possible de détecter des niveaux de cette puissance par détection de cette amplitude. The applicant has further demonstrated that the amplitude of the harmonic 3 of the current i, is a simple function of the active power absorbed by the main power supply, and that it is therefore possible to detect levels of this power by detection of this amplitude.

II en résulte qu'à partir d'une simple mesure du courant i consommé par un appareil principal qui est connecté à la prise de sortie 11 et qui comporte en inteme une alimentation principale non linéaire et une alimentation de veille linéaire, le circuit de détection 12 de la prise multiple 9 est apte à détecter la puissance active intrinsèquement absorbée par cette alimentation principale, et par là-meme, en choisissant judicieusement au moins un seuil de détection de faible valeur, est apte à détecter si cette alimentation principale est activée, ou si elle est mise en veille ; la mise en veille de l'alimentation principale se traduit par une puissance absorbée nulle, et par là-même une amplitude nulle de la composante d'harmonique 3 détectée. As a result, from a simple measurement of the current i consumed by a main appliance which is connected to the output socket 11 and which internally comprises a nonlinear main supply and a linear standby supply, the detection circuit 12 of the multiple socket 9 is capable of detecting the active power intrinsically absorbed by this main power supply, and therefore, by judiciously choosing at least a low value detection threshold, is capable of detecting whether this main power supply is activated, or if it is put on standby; putting the main power supply on standby results in zero absorbed power, and therefore in zero amplitude of the detected harmonic component 3.

Si l'on se réfère au synoptique de la figure 3, le circuit de détection 12 comporte des moyens de mesure 15 du courant i circulant de la fiche d'entrée 10 vers la prise de sortie principale 11, des moyens de filtrage fréquentiel 16 du signal de mesure alternatif 15a délivré par les moyens de mesure 15, et des moyens de détection 17 de l'amplitude d'une composante d'harmonique 3 filtrée par les moyens de filtrage 16. If we refer to the block diagram of FIG. 3, the detection circuit 12 comprises means 15 for measuring the current i flowing from the input plug 10 to the main output socket 11, frequency filtering means 16 of the alternative measurement signal 15a delivered by the measuring means 15, and means 17 for detecting the amplitude of a harmonic component 3 filtered by the filtering means 16.

Plus particulièrement , les moyens de filtrage 16 consistent en un filtre passe-bande amplificateur, qui est centré sur la fréquence de la composante d'harmonique que l'on souhaite détecter. Le signal délivré par le réseau électrique à l'entrée de la fiche 10 ayant par exemple une fréquence de 50Hz, le filtrage de la composante d'harmonique 3 sera obtenu avec un filtre passe-bande centré sur la fréquence de 150Hz. More particularly, the filtering means 16 consist of an amplifier bandpass filter, which is centered on the frequency of the harmonic component which it is desired to detect. The signal delivered by the electrical network to the input of the plug 10 having for example a frequency of 50 Hz, the filtering of the harmonic component 3 will be obtained with a band-pass filter centered on the frequency of 150 Hz.

Les moyens de détection 17 comportent plus particulièrement des moyens de mesure 18 de l'amplitude du signal altematif 16a délivré par les moyens de filtrage 16, et un comparateur à hystérésis 19 qui comporte deux seuils de détection appelés par la suite VO,, et V,, et qui permet, de manière connue, d'éviter les détections intempestives.De plus, ces moyens de détection 17 sont conçus pour délivrer un signal de détection 1 7a qui est temporisé sur les deux seuils Von et V,du comparateur 19, respectivement selon deux constantes de temps At1, M2. Cette double temporisation au dédenchement du signal de détection 17a est symbolisée sur le synoptique de la figure 3 par le bloc fonctionnel 20. The detection means 17 more particularly comprise means 18 for measuring the amplitude of the alternating signal 16a delivered by the filtering means 16, and a hysteresis comparator 19 which comprises two detection thresholds called hereinafter VO ,, and V ,, and which makes it possible, in a known manner, to avoid untimely detections. In addition, these detection means 17 are designed to deliver a detection signal 17a which is timed on the two thresholds Von and V, of the comparator 19, respectively according to two time constants At1, M2. This double delay when the detection signal 17a is released is symbolized on the block diagram of FIG. 3 by the functional block 20.

La figure 4 illustre un exemple particulier de réalisation du circuit électronique de la prise multiple 9, basé sur l'utilisation de deux amplificateurs opérationnels AI, A2. Sur cette figure 4, les moyens de mesure 15 sont constitués par une résistance de shunt R1, convertissant le courant i à l'entrée de la fiche 10, en une tension proportionnelle.Cette tension alternative est ensuite amplifiée et filtrée à l'aide d'un filtre passebande qui est réalisé de manière connue autour du premier amplificateur Al. A titre indicatif, la fréquence de coupure F sur laquelle sera centré ce filtre, et le gain G de ce filtre à la fréquence de coupure sont donnés par les deux formules suivantes:

FIG. 4 illustrates a particular embodiment of the electronic circuit of the multiple socket 9, based on the use of two operational amplifiers AI, A2. In this FIG. 4, the measuring means 15 are constituted by a shunt resistor R1, converting the current i at the input of the plug 10, into a proportional voltage. This alternating voltage is then amplified and filtered using a bandpass filter which is produced in a known manner around the first amplifier A1. As an indication, the cutoff frequency F on which this filter will be centered, and the gain G of this filter at the cutoff frequency are given by the two formulas following:

R3
G =
2R2
Les moyens de mesure 18 de l'amplitude du signal altematif 16a filtré à l'aide de l'amplificateur opérationnel AI sont constitués par les condensateurs C3, C4 et les diodes D1 et D2. Le comparateur à hystérésis 19 est réalisé avec l'amplificateur opérationnel A2, qui fonctionne en comparateur de tensions, et qui délivre le signal de détection 17a, permettant de commander directement un relais RL.Dès que la tension aux bomes du condensateur C4 passe au-dessus du premier seuil Von du comparateur à hystérésis 19 constitué par l'amplificateur A2, le signal de détection 17a passe à l'état haut, ce qui endenche le relais RL; les prises de sortie auxiliaires 13a, 13b, 13c sont alors reliées à la fiche d'entrée 10.R3
G =
2R2
The means 18 for measuring the amplitude of the alternative signal 16a filtered using the operational amplifier AI consist of the capacitors C3, C4 and the diodes D1 and D2. The hysteresis comparator 19 is produced with the operational amplifier A2, which operates as a voltage comparator, and which delivers the detection signal 17a, making it possible to directly control a relay RL. As soon as the voltage at the terminals of the capacitor C4 passes to- above the first threshold Von of the hysteresis comparator 19 constituted by the amplifier A2, the detection signal 17a goes high, which triggers the relay RL; the auxiliary output sockets 13a, 13b, 13c are then connected to the input plug 10.

Dès que la tension aux bomes du condensateur C4 passe au-dessous du deuxième seuil Voff du comparateur à hystérésis 19, le signal de détection 17a passe à l'état bas, ce qui provoque le relâchement du relais RL, et la déconnexion des prises de sorties auxiliaires 13a, 13b, 13c de la fiche d'entrée 10.As soon as the voltage at the terminals of the capacitor C4 falls below the second threshold Voff of the hysteresis comparator 19, the detection signal 17a goes low, which causes the relay RL to be released, and the sockets of the auxiliary outputs 13a, 13b, 13c of the input plug 10.

A titre indicatif, les valeurs des seuils Von et VO,# du comparateur à hystérésis 19 de la figure 4 sont données par les équations suivantes:
Valim (R5 + R6)
Von =
R5 + R6 + R7
R6 VD4
Voff = Von - ( VD4: tension directe aux bornes de la diode D4)
R5
Les équations cidessus supposent que l'on ait en outre:
R4 R6
=
R8 R5
Les constantes de temps At1, At2 précitées pour la temporisation du signal de détection 17a délivré par l'amplificateur opérationnel A2 sont introduites au niveau respectivement de la charge et de la décharge du condensateur C4.Dans les moyens de mesure 18 particuliers de la figure 4, après un nombre donné d'alternances du signal 16a qui dépend du rapport CvC4, on retrouve aux bomes de la capacité C4 une tension continue proportionnelle à l'amplitude crête à crete du signal 163 moins les tensions directes des diodes D, et D2. Plus la valeur de la capacité C3 sera faible par rapport à celle de la capacité C4, plus il faudra de temps pour que la tension aux bornes de C4 se stabilise. Les moyens de mesure 18 introduisent donc la première constante de temps At, dans la détection, sur le seuil VO" du comparateur 19. La valeur de M, dépendra, de manière connue pour l'homme du métier, de D1, D2, C3 et C4.As an indication, the values of the thresholds Von and VO, # of the hysteresis comparator 19 of FIG. 4 are given by the following equations:
Valim (R5 + R6)
Von =
R5 + R6 + R7
R6 VD4
Voff = Von - (VD4: direct voltage across the diode D4)
R5
The above equations assume that we also have:
R4 R6
=
R8 R5
The aforementioned time constants At1, At2 for the timing of the detection signal 17a delivered by the operational amplifier A2 are introduced at the level of the charge and the discharge of the capacitor C4 respectively. In the particular measurement means 18 of FIG. 4 , after a given number of alternations of the signal 16a which depends on the ratio CvC4, we find at the terminals of the capacitance C4 a direct voltage proportional to the peak-to-peak amplitude of the signal 163 minus the direct voltages of the diodes D, and D2. The lower the value of capacitance C3 compared to that of capacitance C4, the longer it will take for the voltage across C4 to stabilize. The measurement means 18 therefore introduce the first time constant At, in the detection, on the threshold VO "of the comparator 19. The value of M, will depend, in a manner known to those skilled in the art, on D1, D2, C3 and C4.

La constante de temps M2 précitée sur le deuxième seuil de détection V,du du comparateur à hystérésis 19 est fonction du temps de décharge du condensateur C4 dans la résistance équivalente en parallèle. The aforementioned time constant M2 on the second detection threshold V, of the hysteresis comparator 19 is a function of the discharge time of the capacitor C4 in the equivalent resistance in parallel.

L'homme du métier est en mesure de fixer les valeurs des résistances et des capacités du montage de la figure 4, en fonction des valeurs de temporisation M, et M2 qu'il souhaite obtenir et qui peuvent être variables d'une application à l'autre. A person skilled in the art is able to set the values of the resistances and capacities of the assembly of FIG. 4, as a function of the timing values M, and M2 which he wishes to obtain and which can be variable from one application to the other. 'other.

II est bien entendu possible dans le cadre de l'invention de remplacer le relais RL, par tout autre circuit de puissance connu, et notamment par un relais statique ou un triac. De plus, la temporisation du signal de détection sur chaque seuil V on et V,,,, pourrait être réalisée, non plus au niveau de la tension commandant l'amplificateur A2, mais sur le signal de sortie délivré par cet amplificateur. On utiliserait à cet effet un système de deux bascules monostables en sortie de l'amplificateur opérationnel A2. It is of course possible within the framework of the invention to replace the relay RL, by any other known power circuit, and in particular by a static relay or a triac. In addition, the timing of the detection signal on each threshold V on and V ,,,, could be achieved, no longer at the level of the voltage controlling the amplifier A2, but on the output signal delivered by this amplifier. For this purpose, a system of two flip-flops could be used at the output of the operational amplifier A2.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple particulier de circuit de détection 12 intégré dans une prise multiple 9 qui a été décrit. Ce circuit de détection pourra par exemple être intégré directement dans l'appareil électrique dont on veut détecter l'état de fonctionnement. II convient en outre de remarquer que le circuit de détection 12 qui a été décrit fonctionne également avec un appareil électrique principal comportant une unique alimentation non linéaire, et ne comportant pas d'alimentation de veille. Par ailleurs, les moyens de filtrage 16 du circuit de détection 12 pourront également consister en un filtre numérique utilisant un convertisseur analogique / numérique, dont les données numériques seraient traitées au moyen d'un microcontrôleur. Enfin, il est envisageable dans le cadre de l'invention de réaliser un circuit de détection constitué de plusieurs filtres fréquentiels en parallèle, en sorte de détecter l'amplitude de plusieurs composantes d'harmonique impaire du courant. Dans ce cas il sera nécessaire de traiter ces amplitudes selon une loi à déterminer pour obtenir une réponse linéaire du circuit de détection. The invention is not limited to the particular example of detection circuit 12 integrated in a multiple socket 9 which has been described. This detection circuit could, for example, be integrated directly into the electrical device whose operating state is to be detected. It should also be noted that the detection circuit 12 which has been described also works with a main electrical appliance comprising a single non-linear supply, and not comprising standby supply. Furthermore, the filtering means 16 of the detection circuit 12 could also consist of a digital filter using an analog / digital converter, the digital data of which would be processed by means of a microcontroller. Finally, it is possible in the context of the invention to provide a detection circuit consisting of several frequency filters in parallel, so as to detect the amplitude of several odd harmonic components of the current. In this case it will be necessary to process these amplitudes according to a law to be determined in order to obtain a linear response from the detection circuit.

Claims

1. A method of detecting the electrical power absorbed by a load, which is supplied with an alternating voltage, and whose input level includes a bridge of rectifier diodes (4) followed by a filtering capacity (5), characterized in what it consists in measuring the current at the input of the load, in filtering at least one of the odd harmonic components of the measured current, and in detecting the amplitude of the filtered component.

2. Method according to claim 1 characterized in that it consists in filtering the harmonic component 3 of the current.

3. Detection circuit (12) of the operating state of an electrical appliance comprising at least one non-linear supply, and more particularly of an electrical appliance comprising a main supply of the switching type (2) and a supply of standby (3) of linear type, in parallel, characterized in that it comprises means (15) for measuring the current consumed by the device, means for filtering (16) of at least one of the components of odd harmonic of the signal (15S) delivered by the measuring means (15), and detection means (17) of the amplitude of the filtered component.

4. Circuit according to claim 3 characterized in that the filtering means (16) consist of a bandpass filter centered on the frequency of the odd harmonic, and in that the detection means comprise on the one hand means measurement (18) transforming the alternative signal (16g) delivered by the filtering means, into a continuous measurement signal, the level of which depends on the amplitude of the alternative signal (16fil), and on the other hand the means of comparison delivering a detection signal, which is a function of the level of the measurement signal with respect to at least a predetermined threshold

5. Circuit according to claim 4 characterized in that the comparison means comprise a hysteresis comparator (19).

6. Circuit according to claim 5 characterized in that the detection means (17) are designed to deliver a detection signal (17S) which is delayed on each triggering threshold (Von, V ,,,,) of the hysteresis comparator (19), according to two time constants (At "Au2).

7. Device (9) for switching on and off one or more auxiliary electrical devices, depending on the operating state of a main device comprising a non-linear power supply, this device comprising: - a plug input (10) for its connection to the electrical network, - a main output socket (11) which is connected to the input plug (10), and to which is intended to be connected the power socket of the main device, - a detection circuit measuring and processing the current (i) capable of flowing between the input plug (10) and the main output socket (11), - one or more auxiliary output sockets (13313b. 13g), which can simultaneously be connected to the input plug (10), via a power circuit (14), controlled by the detection circuit, and to which the sockets are intended to be connected supply of auxiliary devices, character risé in that the detection circuit is that (12) referred to in one of claims 3 to 6.