FR2793030A1 - Device, having a measuring shunt, for pre-paid electrical energy supply control - Google Patents
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Abstract
Description
4f 27930304f 2793030
DISPOSITIF DE CONTROLE D'ENERGIE A PREPAIEMENT COMPORTANT UN PREPAYMENT ENERGY MONITORING DEVICE COMPRISING A
SHUNT DE MESUREMEASURING SHUNT
L'invention concerne un dispositif de contrôle d'énergie à prépaiement comportant des bornes de raccordement à des conducteurs de phase et de neutre d'un réseau électrique, un shunt électrique comportant des première et seconde extrémités longitudinales, disposé, en série avec un contact d'un relais, entre les bornes de raccordement au conducteur de phase et fournissant, entre deux bornes de mesure délimitant sur le shunt une zone de mesure, une tension représentative du courant circulant dans le conducteur de phase, un ensemble de traitement connecté aux bornes de mesure, calculant la quantité d'énergie consommée et commandant l'ouverture du contact du relais lorsque ladite quantité d'énergie atteint une valeur prédéterminée prépayée, l'ensemble de traitement comportant au moins une carte de The invention relates to a prepaid energy control device comprising terminals for connection to phase and neutral conductors of an electrical network, an electrical shunt having first and second longitudinal ends, arranged in series with a contact. a relay, between the terminals for connection to the phase conductor and supplying, between two measurement terminals delimiting on the shunt a measurement area, a voltage representative of the current flowing in the phase conductor, a processing assembly connected to the terminals measurement, calculating the amount of energy consumed and controlling the opening of the relay contact when said amount of energy reaches a predetermined prepaid value, the processing assembly comprising at least one
circuit imprimé.printed circuit board.
Il a déjà été proposé d'utiliser un shunt pour la mesure de courant dans un dispositif de contrôle d'énergie à prépaiement. Les shunts connus sont constitués par un matériau résistif soudé à des plaques de cuivre connectées par des tresses à des bornes de raccordement du conducteur dans lequel le courant doit être mesuré. Des bornes de mesure sont connectés It has already been proposed to use a shunt for current measurement in a prepayment energy control device. Known shunts are made of a resistive material soldered to copper plates connected by braids to connection terminals of the conductor in which the current is to be measured. Measurement terminals are connected
par des fils torsadés aux entrées de mesure d'un circuit de traitement. by twisted wires to the measurement inputs of a processing circuit.
L'invention a pour but un dispositif de contrôle d'énergie à prépaiement avec un shunt de The object of the invention is a prepayment energy control device with a shunt of
mesure, dont le coût soit réduit tout en améliorant la fiabilité de la mesure. measurement, the cost of which is reduced while improving the reliability of the measurement.
Selon l'invention ce but est atteint par le fait que le shunt est constitué par une plaque en matériau électriquement conducteur comportant un axe longitudinal disposé sensiblement parallèlement à la carte de circuit imprimé, la zone de mesure étant disposée dans un plan sensiblement perpendiculaire à la carte de circuit imprimé, les bornes de mesure du shunt faisant saillie vers l'extérieur du shunt, dans le plan de la zone de mesure, d'un même côté According to the invention this object is achieved by the fact that the shunt consists of a plate of electrically conductive material having a longitudinal axis disposed substantially parallel to the printed circuit board, the measurement area being arranged in a plane substantially perpendicular to the printed circuit board, the measurement terminals of the shunt projecting towards the outside of the shunt, in the plane of the measurement area, on the same side
de l'axe longitudinal et étant soudées directement sur la carte de circuit imprimé. of the longitudinal axis and being soldered directly to the printed circuit board.
Selon un développement de l'invention, la première extrémité longitudinale du shunt constitue une plage de raccordement à l'une des bornes de raccordement au conducteur de According to a development of the invention, the first longitudinal end of the shunt constitutes a connection area to one of the connection terminals to the conductor of
phase, la seconde extrémité longitudinale du shunt étant reliée au contact du relais. phase, the second longitudinal end of the shunt being connected to the relay contact.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples, and represented in the appended drawings in which
La figure 1 illustre, sous forme de schéma-bloc, un dispositif selon l'invention. FIG. 1 illustrates, in the form of a block diagram, a device according to the invention.
La figure 2 représente un mode particulier de réalisation d'un dispositif selon l'invention, FIG. 2 represents a particular embodiment of a device according to the invention,
en vue de face, sans capot.in front view, without cover.
La figure 3 représente plus en détail un mode particulier de réalisation d'un shunt et son Figure 3 shows in more detail a particular embodiment of a shunt and its
positionnement dans un dispositif selon l'invention. positioning in a device according to the invention.
Les figures 4 et 5 représentent, en vue de profil, deux variantes de réalisation d'un shunt Figures 4 and 5 show, in profile view, two alternative embodiments of a shunt
d'un dispositif selon l'invention.of a device according to the invention.
Le dispositif 1 de contrôle d'énergie à prépaiement représenté aux figures 1 et 3 est connecté par deux bornes de raccordement 2 et 3 à un conducteur de phase P d'un réseau électrique. Il est également connecté par deux bornes de raccordement 4 et 5 à un The prepayment energy control device 1 shown in FIGS. 1 and 3 is connected by two connection terminals 2 and 3 to a P phase conductor of an electrical network. It is also connected by two connection terminals 4 and 5 to a
conducteur de neutre N du réseau.network neutral conductor N.
Un shunt électrique 6 est connecté en série avec un contact 7 d'un relais entre les bornes de raccordement 2 et 3. Le contact 7 est commandé par un électroaimant, ou bobine 8 du relais. Un ensemble électrique de traitement 9 est connecté aux bornes 2 et 4, de manière à recevoir des signaux représentatifs de la tension U entre les conducteurs de phase P et de neutre N. Il est également connecté à deux bornes de mesure 10 et 11 du shunt délimitant sur le shunt une zone de mesure 12. La tension présente entre les bornes de mesure 10 et 11 est représentative du courant I circulant dans le conducteur de phase P. La tension U est également appliquée à des entrées d'un circuit d'alimentation 13 qui An electrical shunt 6 is connected in series with a contact 7 of a relay between the connection terminals 2 and 3. The contact 7 is controlled by an electromagnet, or coil 8 of the relay. An electrical processing unit 9 is connected to terminals 2 and 4, so as to receive signals representative of the voltage U between the phase P and neutral conductors N. It is also connected to two measurement terminals 10 and 11 of the shunt delimiting a measurement area on the shunt 12. The voltage present between the measurement terminals 10 and 11 is representative of the current I flowing in the phase conductor P. The voltage U is also applied to inputs of a supply circuit 13 who
fournit au dispositif une tension d'alimentation Vcc appropriée. supplies the device with an appropriate supply voltage Vcc.
L'ensemble électronique de traitement 9 comporte un circuit de traitement 14, de préférence à microprocesseur, alimenté par la tension Vcc et recevant les signaux U et I. Le circuit de traitement 14 calcule, de manière classique, la quantité d'énergie consommée par un utilisateur connecté au réseau. Il est de plus connecté à un lecteur de carte 15, de type classique. Une carte électronique 16 peut être introduite dans une fente d'entrée 17 du lecteur de carte. Dans un mode de réalisation préférentiel la carte électronique 16 est une carte à mémoire, de type jetable, dans laquelle est mémorisé le montant d'un crédit d'énergie prédéterminé, par exemple 100 kWh. Le montant de ce crédit est lu par le lecteur de carte après introduction de la carte 16 dans la fente 17. Le circuit de traitement 14 provoque, par l'intermédiaire de la bobine 8 du relais, l'ouverture du contact 7 et l'interruption de la fourniture d'énergie à l'utilisateur lorsque la totalité du crédit d'énergie The electronic processing assembly 9 comprises a processing circuit 14, preferably with a microprocessor, powered by the voltage Vcc and receiving the signals U and I. The processing circuit 14 calculates, in a conventional manner, the amount of energy consumed by a user connected to the network. It is also connected to a card reader 15, of the conventional type. An electronic card 16 can be inserted into an input slot 17 of the card reader. In a preferred embodiment, the electronic card 16 is a memory card, of the disposable type, in which the amount of a predetermined energy credit, for example 100 kWh, is stored. The amount of this credit is read by the card reader after insertion of the card 16 into the slot 17. The processing circuit 14 causes, through the coil 8 of the relay, the opening of the contact 7 and the interruption of energy supply to the user when the entire energy credit
a été consommée.has been consumed.
Le shunt 6 est constitué par une plaque en matériau électriquement conducteur fabriquée par The shunt 6 consists of a plate of electrically conductive material manufactured by
découpage d'une pièce en matériau électriquement conducteur, de préférence en constantan. cutting a piece of electrically conductive material, preferably constantan.
Le shunt 6 comporte un axe longitudinal A. Sur les figures 2 et 3, une première extrémité longitudinale 18 du shunt 6 constitue une plage de raccordement à la borne de raccordement 2. Dans le mode particulier de réalisation représenté sur la figure 3, le shunt 6 a une forme générale sensiblement rectangulaire et ses première et seconde extrémités longitudinales 18 et 19 sont légèrement rétrécies pour former des épaulements 20 destinés à coopérer avec des éléments 21 de positionnement et de maintien du shunt solidaires du boîtier 22 du dispositif. Une tresse 23, dont une extrémité est soudée sur la seconde extrémité longitudinale 19 du shunt, relie le shunt 6 au contact 7 du relais. Sur la figure 2, l'autre extrémité de la tresse The shunt 6 has a longitudinal axis A. In FIGS. 2 and 3, a first longitudinal end 18 of the shunt 6 constitutes a connection area to the connection terminal 2. In the particular embodiment shown in FIG. 3, the shunt 6 has a generally substantially rectangular general shape and its first and second longitudinal ends 18 and 19 are slightly narrowed to form shoulders 20 intended to cooperate with elements 21 for positioning and holding the shunt secured to the housing 22 of the device. A braid 23, one end of which is welded to the second longitudinal end 19 of the shunt, connects the shunt 6 to the contact 7 of the relay. In Figure 2, the other end of the braid
23 est soudée sur l'élément de contact mobile du contact 7. 23 is welded to the movable contact element of contact 7.
Les bornes de mesure 10 et 11 du shunt font saillie vers l'extérieur du shunt, dans le plan de la zone de mesure 12, d'un même côté de l'axe longitudinal A. L'ensemble électronique de traitement comporte au moins une carte de circuit imprimé 24 sur laquelle le shunt 6 est monté. Il est soudé directement sur la carte de circuit imprimé 24 par l'intermédiaire de ses bornes de mesure 10 et 11. L'axe longitudinal A du shunt est sensiblement parallèle à la carte de circuit imprimé 24. Le shunt 6, et plus particulièrement la zone de mesure 12, sont The measurement terminals 10 and 11 of the shunt project towards the outside of the shunt, in the plane of the measurement zone 12, on the same side of the longitudinal axis A. The electronic processing assembly comprises at least one printed circuit board 24 on which the shunt 6 is mounted. It is soldered directly to the printed circuit board 24 via its measurement terminals 10 and 11. The longitudinal axis A of the shunt is substantially parallel to the printed circuit board 24. The shunt 6, and more particularly the measurement area 12, are
disposés dans un plan sensiblement perpendiculaire à la carte de circuit imprimé 24. arranged in a plane substantially perpendicular to the printed circuit board 24.
Dans la variante de réalisation représentée à la figure 4, la zone de mesure 12 et les extrémités 18 et 19 sont dans un même plan. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté à la figure 5, les extrémités 18 et 19 ont été repliées, formant avec la zone de mesure 12 un angle supérieur à 90 . Les extrémités 18 et 19 sont, de préférence, disposées dans des plans sensiblement parallèles. Cette variante de réalisation permet d'utiliser au mieux le volume interne disponible à l'intérieur du boîtier 22. Dans tous les cas il est indispensable pour garantir une bonne précision de la mesure de courant, que la zone de In the variant embodiment shown in FIG. 4, the measurement zone 12 and the ends 18 and 19 are in the same plane. In the preferred embodiment shown in FIG. 5, the ends 18 and 19 have been folded back, forming with the measurement zone 12 an angle greater than 90. The ends 18 and 19 are preferably arranged in substantially parallel planes. This alternative embodiment makes the best use of the internal volume available inside the housing 22. In all cases, it is essential to guarantee good accuracy of the current measurement, that the area of
mesure 12, située entre les bornes de mesure 10 et 11 soit le plus linéaire possible, c'est-à- measurement 12, located between measurement terminals 10 and 11, as linear as possible, i.e.
dire disposée dans un seul plan.say arranged in one plane.
Dans le mode particulier de réalisation du shunt représenté aux figures 1 et 3, le shunt 6 comporte une borne additionnelle 25. Celle-ci est parallèle aux bornes de mesure 10 et 11, également soudée directement sur la carte de circuit imprimé 24. Cette borne additionnelle du shunt est disposée entre la zone de mesure 12 et l'extrémité longitudinale 18 du shunt constituant la plage de raccordement à la borne de raccordement 2. Elle constitue le point In the particular embodiment of the shunt shown in FIGS. 1 and 3, the shunt 6 has an additional terminal 25. This is parallel to the measurement terminals 10 and 11, also soldered directly to the printed circuit board 24. This terminal additional of the shunt is arranged between the measurement zone 12 and the longitudinal end 18 of the shunt constituting the connection area to the connection terminal 2. It constitutes the point
de mesure de la tension du conducteur P et une entrée du circuit d'alimentation 13. for measuring the voltage of the conductor P and an input to the supply circuit 13.
La soudure du shunt 6 directement sur la carte de circuit imprimé 24 améliore la fiabilité de la mesure de courant réalisée à l'aide du shunt. De plus, ceci est réalisé sans que la puissance transite au travers du circuit imprimé, la totalité du courant traversant le shunt 6 parallèlement à l'axe longitudinal A. Pour éviter un échauffement excessif du circuit imprimé, une distance minimale d (figure 3) est prévue entre le circuit imprimé et la partie du shunt dans laquelle transite la puissance. Ceci peut être, par exemple, réalisé au moyen d'un rétrécissement de l'extrémité des bornes de mesure 10, 11 et 25, seule l'extrémité Soldering the shunt 6 directly on the printed circuit board 24 improves the reliability of the current measurement made using the shunt. In addition, this is achieved without the power passing through the printed circuit, the entire current passing through the shunt 6 parallel to the longitudinal axis A. To avoid excessive heating of the printed circuit, a minimum distance d (Figure 3) is provided between the printed circuit and the part of the shunt in which the power passes. This can, for example, be achieved by narrowing the end of the measurement terminals 10, 11 and 25, only the end
rétrécie étant introduite dans les orifices correspondants de la plaque de circuit imprimé. narrowed being introduced into the corresponding holes of the printed circuit board.
Le shunt selon l'invention permet de minimiser le nombre de pièces et de connexions. En effet, il permet de supprimer une plage de raccordement, une tresse et des fils de connexion au circuit imprimé. La réduction du nombre de pièces permet de réduire le coût du dispositif, tout en améliorant la fiabilité de la mesure. La précision du positionnement du shunt 6 sur la plaque du circuit imprimé, ainsi que son positionnement et son maintien dans le boîtier 22, permet de ne pas transmettre, au niveau des soudures du shunt sur la carte de circuit imprimé, le couple de serrage des câbles de raccordement, extérieurs, ni les efforts The shunt according to the invention makes it possible to minimize the number of parts and connections. Indeed, it makes it possible to remove a connection pad, a braid and wires for connection to the printed circuit. The reduction in the number of parts makes it possible to reduce the cost of the device, while improving the reliability of the measurement. The precision of the positioning of the shunt 6 on the printed circuit board, as well as its positioning and its maintenance in the housing 22, makes it possible not to transmit, at the welds of the shunt on the printed circuit board, the tightening torque of the connection cables, external, nor efforts
de traction pouvant être exercés sur ces câbles. tension that can be exerted on these cables.
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