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DISPOSITIF POUR LE CONTROLE D'INSTALLATIONS MECANIQUES ET ELECTRIQUES
L'invention, qui se rapporte à un arrangement pour contrôler des opérations mécaniques et électriques, concerne particulièrement mais non exclusivement son emploi dans le cas ou de très petits courants de contrôle ou de très petits voltages, tels que par exemple de l'ordre de 1 micro-ampère et de 0,5 milli-volt,sont utilisés.
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Cela est, par exemple, le cas dans des systèmes et des appareils devant être contrôlés au moyen de piles photoéleotriques, d'appareils à couples thermoélectriques ou de transmission radioélectrique.
L'arrangement décrit ici est caractérisé par un dispositif de commutation renfermant un certain nombre de contacts mobiles qui, en réponse au fonctionnement du dit dispositif, sont déplaoés vers d'autres contacts auxquels ils adhèrent sous l'action d'un aimant. Des moyens à action mécanique sont utilisés pour séparer les dits contacte l'un de l'autre.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 montre à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention dans laquelle des moyens de blocage et de rétablissement pour les dispositifs à action mécanique sont prévus;
La figure 2 montre schématiquement la construction du dispositif commutateur utilisé dans l'arrangement de la figure 1;
La figure 3 montre une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle un dispositif de blocage mécanique est prévu pour le dispositif à action mécanique de l'appareil commutateur ;
La figure 4 montre schématiquement le dispositif de blocage utilisé dans l'arrangement de la figure 3;
La figure 5 montre une autre forme de réalisation de l'invention utilisant aussi un dispositif de blocage mécanique;
La figure 6 montre le dispositif de blocage utilisé dans l'arrangement de la figure 5;
La figure 7 est une forme de réalisation des rotors utilisés dans l'arrangement de la figure 5.
Suivant l'arrangement montré sur les figures 1 et 2, celuici comprend un transformateur T connecté, par exemple, à un système d'énergie ou à une installation publique d'éclairage, un rectificateur GL, un dispositif commutateur SV, et les relais AR, RR, Rl et R2. Il peut en plus comprendre un commutateur manuel HS, tel qu'une clé, et un relais FR de manière à permettre un contrôle Local manuel ou un contrôle d'une station éloignée de l'arrangement envisagé. Les
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circuits de ces derniers appareils pour le contrôle manuel sont montrés sur les dessins en ligne pointillée,.
Le dispositif commu- tateur SV oonsiste en un système micro-ampèremètre comprenant un enroulemen¯t W, un contact mobile d contrôlé par un courant reçu à travers l'enroulement W et provenant d'une pile photo-électrique, un élément thermique ou un autre élément quelconque de contrôle connecté aux bornes Kl et K2, et deux contacts à pivot b et c dont les parties de contact sont constituées par des aimants pe:rmanents.
Sur les axes des dits contacts mobiles sont montés de minces sec -teurs flexibles Zl et Z2 pourvus de dents à leur périphérie. La relation entre les axes des contacts b et c, les bras de ces oon- tacts et les secteurs Zl et Z2, est telle qu'elle permet le règla -ge des dits contacts par rapport aux dits secteurs, cet ajustement pouvant être fait , par exemple, en réduisant une résistance à frottement entre les bras et les axes. Les seoteurs d'entrée Zl et
Z2 coopèrent avec des roues dentées Z3 et Z4, ainsi qu'il sera ex -pliqué plus complètement par la suite, ces roues étant couplées à des embrayages unidirectionnels FK1 et FK2 (figure 2) ainsi qu'à un moteur SM, tel qu'un méoanisme électromagnétique pas-à-pas,au moyen d'engrenages ooniques.
De plus, le dispositif oommutateur oomprend pour chacun des secteurs dentés, un embrayage éleotromagnétique EKl et EK2 (figure 1) qui servent pour l'embrayage et le désembrayage des secteurs dèntés avec les roues dentées. On a aussi prévu quatre ensembles de contacts A1 à A4 qui coopèrent aveo des bras montés sur les seoteurs Zl et Z2. L'arrangement fonction -ne de la manière suivante, si l'on suppose que les dessins mon- trent l'arrangement dans une de ses deux positions de commutation.
On suppose qu'un changement a lieu dans la condition électrique du circuit de contrôle extérieur connecté aux bornes Kl et K2, et contrôlant le contact mobile d par lequel ce dernier est déplacé dans le sensinverse au mouvememt des aiguilles d'une montre dans la zone d'attraction de l'aimant porté par le contact o.
Le contact d est attiré par le dit contact c et ferme le circuit suivant : pale négatif du reotifioateur GL,conduoteurs 5 et 8, contact d, contact o, conducteur 2, relais AR et pôle positif de GL.
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Le relais AR's'excite dans ce circuit et ses contacts sont mécani- quement bloqués dans leur position de fonctionnement. Au contact extérieur de travail de AR, un circuit est fermé contrôlé par l'élément de contrôle connecté aux bornes Kl et K2, comme par exemple un circuit pour un système d'éclairage public ou d'autres circuits. Le circuit suivant est fermé :pôle négatif de GL, contact intérieur de travail de AR, conducteur 3, contact de A2, contact de repos de R2, interrupteur automatique UNT du mécanisme pas-à-pas SM, électroaimant SM, conducteur 9 et pôle positif de GL.
En parallèle sur ce circuit se trouve l'électroaimant d'embrayage EK2 qui attire son armature ek2, figure 2, contre le ressort F2, de sorte que le secteur flexible Z2 quitte la butée d'arrêt en caoutchouc G2 et engrène la roue dentée Z4 commandée par le mécanisme pas-à-pas.
Le secteur Z2 se meut dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui déplace le contact c et le contact mobile d. A une oer -taine distance avant d'atteindre sa'position supérieure le contact mobile d vient buter contre une goupille S2 et la rotation continue de Z2 sépare le contact c du contact d, ce qui rompt le circuit de AR. Cependant, l'ensemble de contacts de ce relais reste bloqué dans la position de fonctionnement puisque le relais RR n'a pas été excité. Quand le bras supérieur du secteur Z2 atteint le contact inférieur de l'ensemble A2, il ferme le contact de travail de cet ensemble, complétant un circuit pour R1.
Le secteur 22 continue à tourner jusqutà ce qu'il ait atteint sa position supérieure et provoque l'ouverture des contacts de travail supérieur et inférieur de l'ensemble A2 par lequel les circuits de l'électroaimant pas-àpas SM de l'embrayeur EK2 sont ouverts. L'armature de ce dernier embrayage est pressa par l'action du ressort F2 contre le secteur Z2, et ce dernier est ramené contre la butée G2, de sotte que ce secteur reste dans sa position supérieure. comme cela a déjà été mentionné, un circuit a été fermé pour le relais R1 au contact de travail de l'ensemble A2 : conducteur 3, contact de A2, relais R1, ensemble A3, électroaimant d'embrayage EK1, et conducteur 9.
Le relais RI et l'embrayeur EK1 sont excités, et ce dernier libère le
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secteur Zl qui maintenant tourne vers le bas sous l'action du ressort F3, l'embrayeur EK1 empêohant la transmission du mouvement de rotation au mécanisme SM. Le relais Rl ouvre aussi à son contact de repos un circuit alterné pour l'électroaimant SM. Quand le seo -teur Zl atteint sa position la plus basse, son bras inférieur ouvre le contact A3, tandis que le bras supérieur libère les contacts Al. Les circuits pour EKl et pour Rl sont encore interrompus et ces dispositifs sont libérés, de sorte que maintenant tous les re -lais et tous'les éleotroaimants sont déconnectés.
Par la rotation du secteur Zl, le contact b, qui au commencement de la rotation occupait sa position supérieure de repos, est amené vers le bas dans sa position de fonctionnement.
On suppose maintenant'qu'un changement a lieu dans la condition électrique du circuit de contrôle extérieur, ce changement pro -vquant un mouvement du contact mobile dans la direction inverse, o.à.d. que le contact d se meut dans le sens des aiguilles d'une montre vers l'aimant b . Quand il atteint la zone d'attraction de cet aimant, le contact d est attiré par lui. Le circuit suivant est fermé : pôle négatif de GL, conducteurs 5 et 8, contacts d et b, relais RR, pale positif de GL. Le relais RR s'excite et en attirant son armature libère les contacts de AR, de sorte quele circuit connecté aux bornes K3,et K4 est ouvert.
De plus, le circuit suivant pour le mécanisme pas-à-pas est fermé : pôle négatif de GL, contact extérieur au repos de AR, conducteur 4, contacts au repos inférieur et supérieur de A1, c'ontact au repos de Rl, interrupteur UNT, éleotroaimant SM, conducteur 9, et pôle positif de GL. En parallèle sur ce circuit se trouve l'électroaimant d'embrayage EK1.
D'autres opérations ont lieu exactement de la même manière que celle décrite précédemment pour le mouvement du secteur Z2 vers sa position inférieure de repos.
La forme de réalisation montrée aux figures 3 et 4 est très semblable à la forme de réalisation montrée aux figures 1 et 2, excepté pour le dispositif de commutation et son arrangement de blocage. Le dispositif de commutation diffère de celui déjà décrit en ce que le blocage électrique des disques et des roues dentés,
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ainsi que le contrôle des deux contacts b et c sont remplaoés par un dispositif de blocage mécanique, et le mécanisme pas-à-pas SM des figures 1 et 2 est remplacé par deux électroaimants EM1 et EM2. Ce dispositif de commutation a l'avantage sur celui décrit précédemment, qu'il comprend moins de contacts et qu'il est sur- tout d'une construction plus simple.
L'arrangement conforme aux figures 3 et 4 fonctionne comme suit, si on suppose qu'un change- ment dans la condition électrique du circuit de contrôle extérieur connecté aux bornes Kl et K2 a lieu, ce changement produisant un mouvement du contact mobile ± dans le sens inverse au mouvemeht des aiguilles d'une montre. Quand le contact d est amené dans la zone d'attraction du contact c, il est attiré par celui-ci et ferme le circuit suivant : pôle négatifde GL, conducteurs 5 et 8, contacts d et c, conducteur 2, relais AR, et pôle positif de GL.
Le relais AR s'excite et commute ses contacts qui sont bloqués par l'armature de RR. Au contact extérieur de travail, le circuit connecté à K3 et K4, et qui doit être contrôlé, est fermé. Au contact intérieur de travail de AR, le circuit suivant pour EM2 est fermé :conducteur inférieur de la connexion à courant alterna- tif, contact intérieur au travail de AR, conducteur 3, électro- aimant EM2, contact Al, conducteur 9, et conducteur supérieur à courant alternatif. L'éleotroaimant EM2, qui a la forme d'un solé- noide est excité, attirant son plongeur T2. Celui-ci est pourvu d'une tige ST2 qui, au moins sur une partie quelconque, est est pourvue de dents, et un ressort F2 ou un poi ds/ fixé à cette tige.
Celle-ci engrène avec un secteur denté ou une roue dentée Z2, montée sur l'axe du contact c. Celui-ci est ajustable, par exemple de la même manière que celle décrite précédemment ou de toute autre manière. Quand le plongeur est attiré, le secteur denté tourne.
Un peu avant qu'il n'atteigne sa position supérieure, le contact d vient buter contre une goupille S2, de sorte que quand le con- tact c est actionné par le secteur Z2, le contact d est séparé du contact c, et revient à sa position,réglé par le courant pas- sant à travers l'enroulement W. Quand le contact d est séparé du contact c, le circuit de AR est ouvert, de sorte que ce relais
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se neutralise, mais ces contacts sont maintenus dans la position de fonctionnement par l'armarture de RR, qui n'a pas été excité.
Les deux tiges dentées ST1 et ST2 sont interconnectées par un système de blocage mécanique montré sur la, figure 4. Celui-ci fonctionne comme suit : quand la tige ST2 se meut vers le haut, la pro -jeation M2 s'engage dans le prolongement 02 de la barre horizonta -la VS2, qui est ainsi déplaoée de gauche à droite. De cetze manière, le prolongement L2 libère la rainure Nl de la barre dentée STI et libère celle-ci. Cette barre dentée se meut vers le bas sous ltaotion du ressort Fl ou d'un poids quelconque, et fait tourner le secteur Zl dans le sens inverse au mouvement des aiguilles d'une montre. De cette manière le contact b,associé avec ce secteur, tourne de . la position montrée figure 3 dans la position de travail du contact mobile.
De plus, la projection Ml soulève graduellement le prolongement 01 de sorte que la barre VS1 est actionnée par le ressort F3 de gauche à droite, le prolongement Ll s'engageant dans la rainure N2, bloquant ainsi la barre dentée ST2 à sa position supérieure, ainsi qu'il est montré figure 4. Pendant leur mouvement les deux barres ST1 et ST2 commutent les oontaots associés, la barre ST2 fermant le oontaot A2, tandis que la barre ST1 ouvre son contact Al. Quand les deux barres dentées oooupent leur position extrême, tous les relais et tous les éleotroaimants sont neutralisés.
Si, maintenant, un ohangement a lieu dans la condition éleo -trique du circuit de contrôle extérieur, par lequel le contact d est déplacé dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, un circuit est fermé dès que le contact d atteint la zone d'attrac- tion du oontaot b : pôle négatif de GL, conducteurs 5 et 8, contacts d et b, conducteur 1, relais RR et pale positif de GL. Le relais RR s'excite et débloque les contacts de AR. Un circuit est fermé 'au contact de repos de ce relais : conducteur inférieur à cou -rant alternatif, conducteur 4, éleotroaimant EM1, contact A2, conducteur 9, et conducteur supérieur à courant alternatif.
L'éleo -troaimant EM1 s'excite et poussa la barre dentée vers le haut, fai -sant tourner ainsi le secteur Zl et le contact b dans le sens des aiguilles d'une montre. Les opérations suivantes ont lieu exactement de la même manière que celles décrites pour le côté droit du
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dispositif de commutation, c.à.d. que le contact entre d et b est ouvert et que le contact c est ramené à sa position normale de fom- tionnemat . Tous lesdispositifs de l'arrangement sont alors neutralisés.
Les figures 5,6 et 7 montrent une autre forme de réalisation de l'invention, laquelle électriquement est semblable à celle de la figure 3, mais est pourvue d'un dispositif de commutation SV quelque peu différent. Ce dispositif comprend deux petits électro-moteurs EM1 et EM2, comprenant chacun un stator ST1 et ST2 et un rotor R1 et R2. Chaque stator est pourvu d'un enroulement, tandis que le retor de fer doux n'a pas d'enroulement. Les deux rotors R1 et R2 sont pourvus d'un mécanisme de blocage montré figure 6. Celui-ci comprend deux disques Vl et V2 disposés dans le même plan, et connectés chacun rigidement avec l'axe du rotor por -tant les contacts ajustables b et o. Chaque disque de blocage est pourvu d'une came Nl, N2, contrôlant les ensembles associés de oon -tacts E et D.
De plus, chaque disque est pourvu d'une goupille, sur lesquelles les ressorts Fl et F2 sont accrochés, Les rotors montrés figure 7 sont de section transversale en forme de Z. Les projections aux périphéries des rotors servent à produire un effort important déjà au commencement de l'excitation de l'enroulement du stator. Le circuit de l'enroulement W du système microampèremètre peut être pourvu d'un potentiomètre P au moyen duquel on peut régler la sensibilité du système.
L'arrangement montré figure 5 fonctionne de la manière suivante. Si un changement a lieu dans la condition électrique du circuit extérieur de contrôle, connecté aux bornes Kl et K2, par lequel le contact mobile d est mu dans la zone d'attraction du contact c, ce contact d est attiré et ferme le circuit suivant : pôle négatif de GL, conducteur 5, résistance W1, conducteur 8, oon- tactsd et c, conducteur 2, enroulement de AR, et pôle positif du rectifioateur GL. Le relais AR s'excite et commute son ensemble de contacts,qui est mécaniquement bloqué dans sa position de fonc -tionnement par l'armature de RR.
Le circuit suivant est mainte-
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-nant fermé au contact intérieur de travail de AR : pôle négatif de GL, contact de droite au travail de AR, contact D fermé par la oame Nl des disques de blocage V1, figure 6, enroulement du stator St1, et pôle positif de GL. Le rotor R1 est influenoé par le flux magnétique produit dans le stator et tourne dans le sens inverse aù mouvement des aiguilles d'une montre malgré la résistance entre les disques Vl et V2, qui est surtout déterminée par la tension du ressort F2. Cette rotation continue jusqu'à ce que l'axe du rotor coïncide pratiquement avec la direction des lignes de force magnétique entre les deux pôles du stator ST1.
Le disque de blooa -ge V2 ne peut tourner pendant cette rotation, puisque la périphérie bute contre le disque Vl, ainsi qu'il est montré figure 6.
Le rotor R1, quand il tourne, entra±ne les contacts o et d, ce dernier jusqu'à ce qu'il bute oontre la goupille S1, et alors il est séparé du contact c. Dans la position occupée par Vl à la fin de la rotation de Rl, le creux prévu dans ce disque est opposé au creux du disque V2, et ce dernier est maintenant libre de tourner sous l'action du ressort F2, et de bloquer par suite le disque Vl ainsi que le rotor et le contact c qui lui sont associés. Quand le disque Vl est tourné, il ferme au moyen de sa came Ni le contact E, et par ce moyen le disque V2 ouvre pendant sa rotation le contact associé D au moyen de sa cane N2, rompant ainsi. le circuit de l'enroulement ST1. En même temps le contact b est ramené en arrière dans sa position de fonctionnement.
Quand l'enroulement ST1 était excité,, le relais BR à rétablissement lent était aussi excité dans le circuit suivant : pôle négatif de GL, contact de droite au travail de AR, contact D, reotificateur SR1, enroulement de BR, pôle positif de GL. A son contact de droite BR court-circuite l' enroulement W du système micro-ampèremètre, de sorte que le contact d retourne à sa position normale, indépendamment de la condition du circuit de contrôle extérieur. En même temps BR connecte aussi SRI ou SR2, la résistance R2 et le condensateur C1 qui forment ensemble un arrangement étouffeur d'étincelles. Le relais; BR se neutralise en même temps que le stator ST1 quand le contact D est
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ouvert, mais il se maintient suffisamment longtemps pour rendre l'étouffeur effectif.
Tous les dispositifs de l'arrangement sont maintenant déconnectés des sources d'énergie.
Si un nouveau changement a lieu dans la oondition du circuit de contrôle extérieur, qui amène le contact d à se mouvoir dans le sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre, et si cette variation est suffisamment grande pour ramener le contact d dans la rangée d'attraction de l'aimant du contact b, il est attiré et le circuit suivant est fermé : pôle négatif de GL, résistance Wl, contacts d et b, relais RR et pôle positif de GL. Le relais BR actionne son armature, libérant l'ensemble de contacts du relais AR, et ces contacts reprennent la position montrée aux dessins, pour laquelle le circuit suivant est fermé : pôle négatif de GL, contact de repos de AR, contact E, enroulement ST2, pôle positif de GL. Le rotor R2 commence maintenant à tourner.
Les opérations suivantes ont lieu exactement de la même manière que celles qui viennent d'êtra décrites pour l'autre côté du dispositif commutateur. A la fin du fonctionnement de commutation, tous les dispositifs de l'arrangement sont encore déconnectés de leur source d'énergie.
Les arrangements montrés sur les figures 1, 3 et 5 peuvent être pourvus de moyens permettant un contrôle manuel indépendamment du circuit de contrôle extérieur. Ces moyens comprennent un organe commutateur commandé à la main HS, par exemple une olé et un relais FR. Les fils de connexion de ces deux dispositifs sont montrés aux dessins en ligne pointillée, et la partie du conducteur 2, qui est marquée "x" doit être enlevée du circuit quand le contre -le manuel est prévu. Le commutateur HS peut être placé localement ou peut se trouver en une station distante de l'arrangement.
L'aotionnement de la clé HS dans l'une ou l'autre de ces positions d'opération, effectue les mêmes commutations que celles décrites précédemment,et par suite la manière de fonctionner dans le cas du con- trôle manuel est seulement décrite en considérant l'arrangement de la figure 5.
Si, dans cet arrangement, la clé HS est poussée vers la droite, le circuit suivant est fermé : pôle négatif de GL, contact de
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droite de HS, contact au repos de FR, relais AR, et pôle positif de GL. Le relais AR est excité et actionne son ensemble de contacts Les opérations de commutation ont lieu alors comme cela a été décrit précédemment.
Si la clé HS est amenée à sa position de gauche, et pourvu que les contacts de AR soient bloqués par l'armature de RR, le oir- cuit suivant est fermé : pôle négatif de GL, contact de gauche de HS, relais FR, relais RR, et pôle positif de GL. Les deux relais FR et RR sont excités, ce dernier libérant les contacts de AR,et les opérations décrites précédemment dans ce cas ont lieu. Le relais FR ouvre le circuit qui conduit aux contacts d et b, de sorte qu'une influence quelconque du dispositif de commutation par le circuit de contrôle extérieur est exolue; excepté dans le cas où le contact mobile est mu par le courant de contrôle vers le contact o, lequel est cependant dans le sens voulu par suite de la mani- pulation de la olé HS.
Comme on peut le voir de la description préoédente, les ar- rangements des figures 1, 3 et 5, offrent les propriétés communes suivantes. Par suite du système micro-ampèremètre et la construc- tion particulière des contacts, le dispositif commutateur est adap -té pour répondre à des courants de contrôle très faibles ou à des voltages très.faibles, comme par exemple ceux fournis par des piles photo-électriques, par des dispositifs à oouples thermoélectriques, ou à des antennes radio-électriques, et pour fermer un contact qui est complètement indépendant du circuit extérieur aussi longtemps que l'opération de commutation prescrite par le signal reçu n'est pas réalisée complètement par l'arrangement. Cette opération de commutation, telle que l'établissement ou la cessation d'un système d'éclairage,
la commande d'un four électrique, ou autre, qui dans les réalisations ci-dessus décrites est effectuée électriquement par le relais AR, peut dans d'autres applications être réalisée par une opération mécanique. Il est clair que, par exemple, l'armature de AR peut servir pour actionner un organe à contrôle mécanique qui, à son tour, contrôle un appareil ou une machine. Il est cepen- dant possible de prévoir le-dispositif commutateur avec un tel
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moyen mécanique. Par exemple il est possible dans la forme de réa- lisation montrée figure 3, de coupler la roue dentée ou les sec- teurs dentés avec des organes de contrôle mécanique .
Il est de toutes plus évident que dans/les formes de réalisation, cette partie du dispositif de commutation qui effectue une opération laquelle est opposée à celle réalisée par l'autre partie du dispositif, est blo -quée pendant le fonctionnement de cette dernière partie, de sorte qu'aucune interférence ne peut avoir lieu. Même si une interférence accidentelle dans une partie quelconque de l'arrangement avait lieu, les dispositirs rétabliraient immédiatement la condition prescrite par le circuit de contrôle extérieur.
Pendant les périodes entre les opérations de commutation, tous les relais et tous les électroaimants sont neutralisés, Puisque les contacts b et c peuvent être réglés par rapport aux organes moteurs, c.à.d. aux disques ou rotors den- tés, une rangée d'opérations quelconques peut être créée, par exem- ple une rangée telle que le contact mobile d, quand il tourne dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, peut tourner du même angle que quand il est animé d'un mouvement inverse à celui du mouvement des aiguilles d'une montre jusqu'à ce qu'il atteigne la zone d'attraction des contacts correspondants b ou o. Cependant, ceux-ci peuvent être placés d'une manière telle que le contact mobile doit tourner à travers des angles différents dans les directions opposées.
Le moyen permettant ce réglage peut être d'une forme quelconque, par exemple un petit embrayeur à friction peut être utilisé dans ce but.
REVENDICATIONS.
1 - Arrangement pour le contrôle d'opérations mécaniques et électriques, caractérisé par un dispositif de commutation comprenant un contact mobile qui,en réponse au fonctionnement du dit disposi- t,est mu vers au moins un autre contact, et adhère à celui-ci sous l'action d'un aimant, un moyen à action mécanique étant prévu pour séparer le contact mobile du dit contact à aimant.
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