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(11) | EP 0 562 959 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) |
Module d'entrée d'information par contact électrique pour installation de contrôle/commande Informationseingabemodul mit elektrische Kontakte für Steuer- und Kontrolanlage Information input module with electrical contacts for command- and control-installations |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention porte sur un module d'entrée d'information par contact électrique pour installation de contrôle/commande.
[0002] Un tel module est connu du document EP-0101643. Il est conçu en premier lieu pour détecter une commande entrée par l'intermédiaire d'un contact électrique et fournir une information nécessaire à une installation de contrôle/commande. Dans le document EP-0101643, le contact électrique, par exemple un bouton poussoir, est relié électriquement à un organe de détection tel qu'un optocoupleur. Ce module est prévu pour incorporer un seul contact électrique et un seul organe de détection. Par ailleurs, ce module connu n'inclut pas de circuit de test de fonctionnement de l'organe de détection.
[0003] On souhaite aujourd'hui standardiser la réalisation de ce type de module d'entrée d'information pour diminuer son coût sachant qu'un module doit pouvoir comporter plusieurs contacts et plusieurs organes de détection, chacun associé à un contact et mis en place sur un support tel qu'une carte de circuit imprimé. Par ailleurs, la différence de potentiel électrique aux entrées d'alimentation d'un tel module peut varier dans une large mesure, par exemple entre 48 et 127 volts, selon l'installation qui le reçoit. De ce fait, actuellement, il est nécessaire d'adapter au cas par cas, en fonction de la différence de potentiel d'alimentation du module, les caractéristiques de l'organe de détection qu'il comporte ainsi que le nombre des contacts pouvant être mis en oeuvre en raison des problèmes dus aux effets de la dissipation de chaleur de composants sur le support. Actuellement, lorsque la différence de potentiel à laquelle sont soumises les entrées d'alimentation d'un module est de 48 volts, 16 contacts peuvent être mis en oeuvre. Lorsque la différence de potentiel est de 127 volts, seulement 8 contacts peuvent être mis en oeuvre pour maintenir la puissance dissipée en dessous d'un certain niveau.
[0004] Pour pallier cet inconvénient, on pourrait prévoir d'utiliser un régulateur de tension, par exemple à découpage, ayant une sortie reliée à la première borne du contact au travers de l'organe de détection, cette sortie délivrant une tension plus basse que la tension, éventuellement variable, appliquée à la première entrée du module.
[0005] Toutefois, on souhaite pouvoir utiliser un tel module avec plusieurs contacts qui peuvent réclamer pour un fonctionnement sûr, une différence de potentiel minimale définie à leurs bornes, cette différence de potentiel étant celle aux entrées du module. Cette différence de potentiel minimale est telle qu'elle assure, que lors de la fermeture d'un contact, une étincelle d'auto-nettoyage se produise entre les bornes de celui-ci. Dans le cas contraire, les bornes du contact s'oxydent dans le temps et celui-ci devient isolant même lorsqu'il est actionné.
[0006] Le but de l'invention est de proposer un module d'entrée d'information qui répond aux contraintes suivantes.
- les entrées d'alimentation peuvent être soumises à une différence de potentiel variable allant par exemple de 48 à 127 volts,
- les organes de détection restent soumis à une faible différence de potentiel, par exemple de 24 volts ou moins, pour limiter les effets de dissipation de chaleur,
- les contacts restent soumis à la différence de potentiel d'alimentation du module pour assurer le nettoyage du contact au moment de la fermeture,
- le courant est constant (10mA) dans le cas où le contact est fermé afin d'éviter les phénomènes d'oxydation,
- le module inclut un circuit de test de fonctionnement basse tension des organes de détection qui est simple, fiable, et qui garantit des temps de test constants.
[0007] A cet effet, l'invention a pour objet un module d'entrée d'information par contact électrique pour installation de contrôle/commande, comprenant:
a) une première et une seconde entrée d'alimentation en tension électrique destinées à être soumises à une différence de potentielle éventuellement variable,
b) plusieurs contacts ayant chacun une première borne reliée électriquement à ladite première entrée par l'intermédiaire d'une première résistance et une deuxième borne reliée électriquement à ladite seconde entrée, chaque contact étant destiné à ouvrir ou fermer un trajet de courant électrique entre ses bornes lorsqu'il est actionné,
c) une pluralité d'organes de détection associés respectivement auxdits contacts, chaque organe de détection étant agencé pour détecter la présence ou l'absence d'un passage de courant électrique entre les bornes du contact auquel il est associé et produire un signal représentatif d'une entrée d'information en réponse à l'actionnement du contact,
d) un régulateur de tension relié électriquement aux deux entrées d'alimentation et ayant une sortie qui fournit une tension électrique régulée aux organes de détection, chaque organe de détection étant relié électriquement à la première borne du contact auquel il est associé,
e) et un circuit de test de fonctionnement des organes de détection interposé d'une part entre la sortie du régulateur et chaque organe de détection et d'autre part entre chaque organe de détection et la seconde entrée d'alimentation, qui est destiné d'une part, à alimenter lesdits contacts au travers des organes de détection, et d'autre part, à les court-circuiter.
[0008] Selon cette construction, chaque contact reste soumis à la différence de potentiel d'alimentation du module laquelle peut varier. Chaque organe de détection reçoit quant à lui une tension qui peut être plus faible que la tension de la première entrée ce qui permet d'utiliser le même organe de détection pour des modules alimentés par des tensions variables. Il en résulte aussi que la consommation du module est diminuée ce qui limite les effets de dissipation de chaleur et permet d'augmenter le nombre d'organe de détection pouvant être mis en oeuvre sur un même support. En choisissant convenablement la valeur des résistances, l'intensité du courant que l'organe de détection doit détecter peut être réglée de manière que celle-ci soit suffisante mais pas trop élevée. Le circuit de test de fonctionnement est directement intégré au module et peut être facilement réalisé. Il permet de tester le fonctionnement de chaque organe de détection quelque soit le différence de potentielle appliquée aux bornes d'entrée du module.
[0009] Selon un mode de réalisation préféré, le circuit de test de fonctionnement comprend:
a) un premier élément de test interposé entre la sortie du régulateur de tension et chaque organe de détection, ce premier élément de test ayant un premier état dans lequel la sortie du régulateur est reliée électriquement à chaque organe de détection et un second état dans lequel la sortie du régulateur est isolée électriquement de chaque organe de détection, et
b) un second élément de test interposé entre chaque organe de détection et la seconde entrée d'alimentation, ce second élément de test ayant un premier état dans lequel chaque organe de détection est relié électriquement à la seconde entrée d'alimentation et un second état dans lequel chaque organe de détection est isolé électriquement de la seconde entrée d'alimentation.
[0011] Chaque organe de détection associé à un contact est, d'une part, relié électriquement à la première borne de ce contact au travers d'une résistance et d'une première diode, et d'autre part, relié électriquement à la seconde entrée d'alimentation au travers de ladite résistance, d'une seconde diode et du second élément de test.
[0012] Un exemple de réalisation de l'invention est décrit en détail ci-dessous en référence aux dessins.
[0013] La figure 1 représente schématiquement un module d'entrée d'informations logiques selon l'invention incluant d'éléments de test de fonctionnement des organes de détection.
[0014] La figure 2 représente schématiquement le module d'entrée d'informations logiques de la figure 1 selon un premier mode de commande des éléments de test.
[0015] La figure 3 représente schématiquement le module d'entrée d'informations logiques de la figure 1 selon un second mode de commande des éléments de test.
[0016] Sur la figure 1, le module 20 d'entrée d'informations par contacts électriques comprend deux entrées d'alimentation en tension 1,2, l'une 1 recevant une tension +VP, l'autre 2 recevant une tension 0VP. La différence de potentiel +VP-OVP peut avoir une valeur quelconque entre 48 volts et 127 volts. Un régulateur de tension à découpage 10, classique en soi, est relié aux deux entrées 1,2 pour produire sur une sortie 11 une tension régulée VR qui est inférieure à la tension +VP et égale par exemple à 24 volts.
[0017] Le module 20 comporte aussi plusieurs contacts électriques 3 dont trois sont représentés. Chaque contact 3 comporte deux bornes 4,5 et un organe de contact 6 qui lorsqu'il est actionné établit un contact électrique entre les bornes 4,5. Sur la figure, les contacts sont montrés au repos. A l'état de repos, les bornes 4,5 ne sont pas reliées électriquement l'une à l'autre par l'organe de contact. Le module 20 comporte encore plusieurs organes de détection 7 associés chacun à un contact 3. Chaque organe de détection, qui peut être un optocoupleur classique en soi, est sensible au passage d'un courant électrique qui a lieu lorsque le contact qui lui est associé est actionné et fournit un signal d'entrée d'information logique SD qui le représente à une installation de contrôle/commande 30.
[0018] La sortie 11 du régulateur de tension à découpage est reliée par la ligne 12 à la borne 4 de chacun des contacts 3 au travers de l'organe de détection 7 qui lui est associé. Chaque organe de détection reçoit donc la tension régulée VR par la ligne 12.
[0019] L'entrée 1 est par ailleurs reliée à la borne 4 de chaque contact 3 par une ligne 17 et au travers d'une première résistance 14 et l'entrée 2 est reliée à chaque borne 5 d'un contact par une ligne 11'. Chaque borne 4 d'un contact 3 est reliée à l'organe de détection 7 au travers d'une diode de découplage 13 et d'une seconde résistance 15. Les bornes 4,5 de chaque contact 3 sont donc soumises à la totalité de la différence de potentiel +VP-0VP. Chaque diode 13 protège l'organe de détection 7 auquel elle est reliée en laissant passer un courant électrique seulement de l'organe de détection vers la borne 4 du contact qui lui est associé. Les résistances 15 ont des valeurs telles que le courant détecté par un organe de détection 7 lorsque le contact qui lui est associé est actionné soit suffisant sans être trop important. Pour obtenir un courant d'environ 10mA, chaque résistance 15 à une valeur de 24KOhms. Les résistances 14 ont une résistivité élevée, par exemple 120KOhms, ce qui limite l'intensité du courant circulant entre les bornes de chaque contact lorsqu'il est actionné. Cette disposition permet de limiter considérablement la puissance dissipée par le module.
[0020] Le module 20 comporte aussi des éléments de test de fonctionnement des organes de détection permettant la simulation de l'actionnement ou non des contacts. Un premier élément de test 8 est interposé entre la sortie 11 du régulateur de tension à découpage et chaque organe de détection 7. Cet élément de test 8 qui peut être un élément à semi-conducteur tel qu'un transistor est commandé par un signal SCO engendré par l'installation de contrôle/commande 30. En réponse à ce signal SCO, l'élément de test 8 ouvre la ligne 12.
[0021] Par ailleurs, l'entrée 2 est reliée à chaque résistance 15 par une ligne 12' au travers de diodes de découplage 16 et d'un second élément de test 9 similaire à l'élément 8. La ligne 12' est normalement ouverte. L'élément de test 9 est commandé par un signal SC1 engendré par l'installation de contrôle/commande 30. En réponse à ce signal SC1, l'élément de test 9 ferme la ligne 12'.
[0022] Lorsque l'installation de contrôle/commande engendre le signal SC0, l'élément de test 8 ouvre la ligne 12 comme visible sur la figure 2. Les organes de détection 7 ne sont plus alimentés en tension bien que certains contacts 3 puissent être actionnés. L'installation de contrôle/commande peut alors vérifier qu'aucun organe de détection fournit un signal de détection SD. Ce mode de test simule le fonctionnement des organes de détection lorsque les contacts sont à l'état de repos.
[0023] Lorsque l'installation de contrôle/commande engendre le signal SC1, l'élément de test 9 ferme la ligne 12' comme visible sur la figure 3. Les organes de détection 7 sont alimentés en tension et doivent détecter un courant bien que certains contacts soient à l'état de repos. L'installation de contrôle/commande peur alors vérifier que tous les organes de détection fournissent un signal SD. Ce mode de test simule le fonctionnement des organes de détection lorsque les contacts sont actionnés.
[0024] Du fait que les éléments de test 8,9 sont alimentés par la tension régulée VR, le temps mis par chaque élément de test pour couper ou fermer la ligne à laquelle il est relié est indépendant des variations de la différence de potentiel d'alimentation du module. Ceci est avantageux dans le cas où les instants de test du fonctionnement des organes de détection doivent être datés très précisément et uniformément quelles que soient ces variations.
a) une première (1) et une seconde (2) entrée d'alimentation en tension électrique destinées à être soumises à une différence de potentielle éventuellement variable,
b) plusieurs contacts (3) ayant chacun une première borne (4) reliée électriquement à ladite première entrée par l'intermédiaire d'une première résistance (14) et une deuxième borne (5) reliée électriquement à ladite seconde entrée (2), chaque contact étant destiné à ouvrir ou fermer un trajet de courant électrique entre ses bornes lorsqu'il est actionné,
c) une pluralité d'organes de détection (7) associés respectivement auxdits contacts (3), chaque organe de détection étant agencé pour détecter la présence ou l'absence d'un passage de courant électrique entre les bornes du contact auquel il est associé et produire un signal représentatif d'une entrée d'information en réponse à l'actionnement du contact,
d) un régulateur de tension (10) relié électriquement aux deux entrées d'alimentation (1,2) et ayant une sortie (11) qui fournit une tension électrique régulée aux organes de détection, chaque organe de détection étant relié électriquement à la première borne (4) du contact auquel il est associé,
e) et un circuit de test de fonctionnement des organes de détection (8,9) interposé d'une part entre la sortie (11) du régulateur et chaque organe de détection (7) et d'autre part entre chaque organe de détection (7) et la seconde entrée d'alimentation (2), qui est destiné d'une part, à alimenter lesdits contacts au travers des organes de détection, et d'autre part, à les court-circuiter.
a) un premier élément de test (8) interposé entre la sortie (11) du régulateur de tension et chaque organe de détection (7), ce premier élément de test ayant un premier état dans lequel la sortie du régulateur est reliée électriquement à chaque organe de détection et un second état dans lequel la sortie du régulateur est isolée électriquement de chaque organe de détection, et
b) un second élément de test (9) interposé entre chaque organe de détection (7) et la seconde entrée d'alimentation (2), ce second élément de test ayant un premier état dans lequel chaque organe de détection est relié électriquement à la seconde entrée d'alimentation et un second état dans lequel chaque organe de détection est isolé électriquement de la seconde entrée d'alimentation.
a) mit einem ersten und einem zweiten Eingang (1, 2) für elektrische Speisespannungen, die ggf. variablen Potentialunterschieden unterworfen sind,
b) mit mehreren Kontakten (3), die je eine erste elektrisch an den ersten Eingang über einen ersten Widerstand (14) angeschlossene Klemme (4) und eine zweite elektrisch an den zweiten Eingang (2) angeschlossene Klemme (5) aufweisen, wobei jeder Kontakt einen elektrischen Strompfad zwischen seinen Klemmen unterbrechen oder herstellen soll, wenn er betätigt wird,
c) mit mehreren Erfassungsorganen (7), die den einzelnen Kontakten (3) zugeordnet sind, wobei jedes Erfassungsorgan das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines elektrischen Stroms zwischen den Klemmen des zugeordneten Kontakts feststellen und ein für eine Informationseingabe aufgrund der Betätigung des Kontakts repräsentatives Signal erzeugen kann,
d) mit einem Spannungsregler (10), der elektrisch an die beiden Speiseeingänge (1, 2) angeschlossen ist und einen Ausgang (11) besitzt, der eine geregelte elektrische Spannung an die Erfassungsorgane liefert, wobei jedes Erfassungsorgan elektrisch an die erste Klemme (4) des zugeordneten Kontakts angeschlossen ist,
e) und mit einer Schaltung zum Test des Betriebs der Erfassungsorgane (8, 9), die einerseits zwischen den Ausgang (11) des Spannungsreglers und jedes Erfassungsorgan (7) und andererseits zwischen jedes Erfassungsorgan (7) und den zweiten Speiseeingang (2) eingefügt ist, wobei diese Schaltung die Kontakte einerseits über die Erfassungsorgane mit Strom speisen und andererseits kurzschließen soll.
a) ein erstes Testelement (8) enthält, das zwischen den Ausgang (11) des Spannungsreglers und jedes Erfassungsorgan (7) eingefügt ist und in einem ersten Zustand den Ausgang des Spannungsreglers elektrisch an jedes Erfassungsorgan anschließt sowie in einem zweiten Zustand den Ausgang des Reglers elektrisch von jedem Erfassungsorgan trennt,
b) ein zweites Testelement (9) enthält, das zwischen jedes Erfassungsorgan (7) und den zweiten Speiseeingang (2) eingefügt ist und in einem ersten Zustand jedes Erfassungsorgan elektrisch an den zweiten Speiseeingang anschließt sowie in einem zweiten Zustand jedes Erfassungsorgan elektrisch von dem zweiten Speiseeingang isoliert.
a) a first voltage feed input (1) and a second voltage feed input (2), which inputs are intended to be subjected to a potential difference which is optionally variable;
b) a plurality of contacts (3) each of which has a first terminal (4) electrically connected to said first input via a first resistor (14), and a second terminal (5) electrically connected to said second input (2), each contact being designed to open or to close an electric current path between its terminals when it is actuated;
c) a plurality of detection members (7) respectively associated with said contacts (3), each detection member being organized to detect the presence or the absence of an electric current flowing between the terminals of the contact with which the detection member is associated, and to respond to the contact being actuated by producing a signal representing data input;
d) a voltage regulator (10) electrically connected to the two feed inputs (1, 2) and having an output (11) which supplies a regulated voltage to the detection members, each detection member being electrically connected to the first terminal (4) of the contact with which the detection member is associated; and
e) a test circuit (8, 9) for testing operation of the detection members, which circuit is interposed firstly between the output (11) of the regulator and each detection member (7), and secondly between each detection member (7) and the second feed input (2), the circuit being intended both to feed said contacts via the detection members, and also to short-circuit them.
a) a first test component (8) interposed between the output (11) of the voltage regulator and each detection member (7), the first test component having a first state in which the output of the regulator is electrically connected to each detection member, and a second state in which the output of the regulator is electrically isolated from each detection member; and
b) a second test component (9) interposed between each detection member (7) and the second feed input (2), the second test component having a first state in which each detection member is electrically connected to the second feed input, and a second state in which each detection member is electrically isolated from the second feed input.