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(11) | EP 0 220 598 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Dispositif de régulation de sources d'éclairage |
| (57) Ce dispositif de régulation concerne l'éclairage électrique des locaux et plus particulièrement
des bureaux, commerces et usines. Il comporte: un circuit d'alimentation électrique
1 avec un autotransformateur 10 et des contacteurs KM1, KM2, KM3 permettant un réglage
par échelons de la tension d'alimentation des sources d'éclairage intérieur, un circuit
de sélection automatique (4) fonctionnant à partir de l'éclairage extérieur grâce
à une photorésistance (40), un circuit de sélection manuelle (3) et un circuit de
couplage (2) des circuits de sélections manuelle (3) et automatique (4) comportant
un circuit logique à temporisation (5) imposant un réglage à la tension maximale de
l'alimentation des sources d'éclairage intérieur sur une certaine durée après une
période d'extinction autre que manuelle de l'éclairage intérieur afin de garantir
un allumage immédiat des tubes fluorescents. |
[0001] La présente invention concerne l'éclairage électrique des locaux, plus particulièrement des bureaux, commerces et usines.
[0002] A certaines heures de la journée l'éclairage extérieur rend utile un appoint d'éclairage électrique intérieur qui ne nécessite pas un fonctionnement à pleine puissance des luminaires. Baisser la puissance de l'éclairage électrique dans ces circonstances permet de le rendre moins agressif et par conséquent de diminuer la fatigue des yeux, d'économiser de l'énergie et d'augmenter la durée de vie des luminaires car leurs appareillages dégagent moins de chaleur.
[0003] La présente invention a pour but une régulation des sources électriques d'éclairage en fonction de l'éclairement extérieur qui soit simple, pratique et facile à mettre en oeuvre.
[0004] Elle a pour objet un dispositif de régulation de sources d'éclairage électrique comportant :
- un circuit d'alimentation électrique avec une commande de réglage de tension par échelons pour l'alimentation des sources d'éclairage électrique,
- un circuit de sélection automatique de l'échelon de réglage de la tension du circuit d'alimentation électrique en fonction de l'éclairement extérieur,
- un circuit de sélection manuelle de l'échelon de réglage de la tension du circuit d'alimentation électrique et
- un circuit de couplage des circuits de sélection automatique et manuelle à la commande de réglage par échelons de la tension du circuit d'alimentation comportant un circuit logique à temporisation imposant un réglage à l'échelon maximal de tension du circuit d'alimentation pendant une certaine durée après une période d'extinction des sources d'éclairage.
[0005] Le circuit logique à temporisation comporte avantageusement deux temporisateurs qui commandent sur une certaine durée lorsqu'ils sont déclenchés le réglage à puissance maximale des sources d'éclairage intérieur et qui sont déclenchés l'un à chaque réapparition de la tension d'alimentation du dispositif de régulation après une coupure et l'autre à la fin de chaque coupure de l'éclairage électrique commandée par l'un ou l'autre des circuits de sélection.
[0006] Les circuits de sélection automatique ou manuelle ont avantageusement quatre paliers de fonctionnement :
- un premier palier correspondant à la coupure de l'éclairage électrique en cas de plein éclairement extérieur (soleil intense),
- un deuxième et un troisième paliers correspondant respectivement à 60 et 70% de la puissance maximale de l'éclairage électrique en cas d'un éclairement extérieur moyen ou faible (soleil pâle, nuage, brouillard) et
- un quatrième palier correspondant à la puissance maximale de l'éclairage électrique pendant la période nocturne.
[0007] Le circuit de sélection automatique peut être réalisé à l'aide d'un discriminateur à fenêtres recevant en entrée le signal d'une cellule photoélectrique montée dans un pont de polarisation et placée à la lumière extérieure, ledit signal lui étant transmis par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas éliminant les fluctuations rapides correspondant à des passages nuageux.
[0008] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en référence au dessin qui comporte :
- une figure 1 représentant le schéma électrique d'un mode de réalisation de l'invention et
- une figure 2 détaillant un circuit logique à temporisation apparaissant dans le schéma électrique de la figure 1.
[0009] On distingue sur la figure 1 le circuit d'alimentation électrique 1 des sources d'éclairage électrique intérieur qui est constitué d'un autotransformateur triphasé 10 alimenté par le réseau L1, L2, L3, N présentant deux prises U1, U2, U3 et V1, V2, V3, d'un système de contacteurs KM1, KM2, KM3 à commande par bobines reliant la sortie du circuit d'alimentation électrique au réseau soit directement soit par l'intermédiaire de l'une des prises de l'autransformateur 10 et de groupes de fusibles F1, F2, F3 empêchant la mise en court-circuit accidentelle des enroulements de l'autotransformateur 10.
[0010] Les contacteurs KM1, KM2, KM3 sont fermés en,position de travail et, permettent soit, lorsqu'ils sont tous désexcités, de couper du réseau la sortie du circuit d'alimentation électrique 1 pour éteindre l'éclairage, soit lorsque l'un d'entre eux est excité de relier la sortie du circuit d'alimentation 1 au réseau, directement, sans passer par l'autotransformateur 10 (contacteur KM1) pour obtenir l'éclairage maximal ou, par l'intermédiaire de l'une des prises de l'autotransformateur 10, (contacteur KM2, KM3) pour obtenir un éclairage plus ou moins atténué.
[0011] Avantageusement, les prises U1, U2, U3 et V1, V2, V3 de l'autotransformateur 10 sont choisies de manière à permettre aux sources d'éclairage un fonctionnement à 70% et 60% de leur puissance lumineuse. Dans le cas très souvent rencontré des sources lumineuses à tubes fluorescents, la tension de sortie minimale du circuit d'alimentation 1 qui est celle disponible sur la prise V1, V2, V3 de l'autotransformateur 10 est choisie suffisamment élevée pour que les tubes fluorescents ne décrochent pas.
[0012] La commande des contacteurs KM1, KM2, KM3 du circuit d'alimentation électrique 1 se fait par l'intermédiaire d'un circuit de couplage 2 au moyen d'un circuit de sélection manuelle 3 ou d'un circuit de sélection automatique 4 fonctionnant à partir de l'éclairage extérieur.
[0013] Le circuit de sélection automatique 4 comporte une cellule photorésistante 40 exposée à l'éclairage extérieur et mise en série dans un pont de polarisation avec une résistance ajustable de réglage 41, un filtre passe-bas à résistance série 42 et capacité parallèle 43 connecté en entrée au point milieu du pont de polarisation où se développe une tension électrique variable d'autant plus faible que l'éclairement extérieur est plus intense et un discriminateur à fenêtres 44 qui est connecté à la sortie du filtre passe-bas et qui présente quatre sorties binaires 440, 441, 442, 443 par lesquelles il peut commander les contacteurs KM1, KM2, KM3 dont les états déterminent la tension d'alimentation des sources d'éclairage électrique.
[0014] Le filtre passe-bas 42, 43 élimine la transmission, au discriminateur à fenêtres 44, des variations rapides de la tension du point milieu du pont de polarisation de la photorésistance 40 provoquées par des fluctuations de l'éclairement extérieur dues à des passages nuageux.
[0015] Le discriminateur à fenêtres 44 déduit de l'éclairement extérieur la valeur de réglage de la tension du circuit d'alimentation 1 en repérant la valeur instantanée de la tension du point milieu du pont de polarisation de la photorésistance une fois filtrée par rapport à un découpage de sa plage de variation en quatre fenêtres délimitées par deux seuils extrêmes et un seuil intermédiaire de tension.
[0016] La sortie 440 est affectée à une première fenêtre en deçà du seuil inférieur extrême de tension qui n'est atteinte par la tension du point milieu du pont de polarisation de la photorésistance 40 que lorsque la luminosité extérieure est suffisamment forte pour supprimer la nécessité d'un éclairage intérieur. Son passage au niveau logique haut 1 est interprété comme un ordre d'ouverture de tous les contacteurs KM1, KM2, KM3 afin d'isoler les sources d'éclairage du réseau.
[0017] La sortie 441 est affectée à une deuxième fenêtre au delà du seuil supérieur extrême de tension qui n'est atteinte par la tension du point milieu du pont de polarisation de la photorésistance 40 que lorsque la luminosité extérieure est réduite, tendant vers celle d'une période nocturne et nécessite un éclairage intérieur à pleine puissance. Son passage au niveau logique haut 1 est interprété comme un ordre de fermeture du contacteur KM1 afin d'appliquer la tension du réseau aux sources d'éclairage.
[0018] La sortie 442 est affectée à une troisième fenêtre comprise entre les seuils supérieur extrême et intermédiaire de tension, qui est atteinte par la tension du point milieu du pont de polarisation de la photorésistance 40 lorsque la luminosité extérieure est réduite et autorise toutefois un fonctionnement de l'éclairage intérieur à 70% de sa puissance. Son passage au niveau logique haut 1 est interprété comme un ordre de fermeture du contacteur KM2 afin d'appliquer aux sources d'éclairage la tension affaiblie du réseau disponible sur la prise U1, U2, U3 de l'autotransformateur 10.
[0019] La sortie 443 est affectée à une quatrième fenêtre comprise entre les seuils inférieur extrême et intermédiaire de tension qui n'est atteinte par la tension intermédiaire du pont de polarisation de la photorésistance 40 que lorsque la luminosité extérieure est moyenne et autorise un éclairage intérieur à 60% de sa puissance. Son passage au niveau logique haut 1 est interprété comme un ordre de fermeture du contacteur KM3 afin d'appliquer aux sources d'éclairage la tension du réseau la plus affaiblie disponible sur la prise V1, V2, V3 de l'autotransformateur 10.
[0020] Le discriminateur à fenêtres 44 est de réalisation classique, par exemple, à base de circuits intégrés du type TCA 965 de la Société SIEMENS.
[0021] Le circuit de sélection manuelle 3 présente quatre sorties binaires 300, 301, 302, 303 qui jouent les mêmes rôles que les sorties respectives 440, 441, 442, 443 du circuit de sélection automatique 4. Il comporte des résistances de polarisation 310, 311, 312, 313 reliant chacune des sorties à la masse pour leur assurer un niveau logique bas 0 au repos et un commutateur 31, à quatre positions, qui est connecté par son contact mobile et une résistance 32 au pôle positif +V d'une source de polarisation et par ses contacts fixes aux sorties 300, 301, 302, 303 et qui permet de porter à volonté l'une des sorties au niveau logique haut 1 , la sortie 300 lorsque l'on veut éteindre les lampes d'éclairage, et la sortie 301 respectivement 302 ou 303 lorsque l'on veut faire fonctionner les sources d'éclairage à 100%, 70% ou 60% de leur puissance.
[0022] Des condensateurs 320, 321, 322, 323 placés en parallèle sur les résistances de polarisation 310, 311, 312, 313 créent une temporisation qui permet de ne pas avoir de coupure pendant le passage d'une position sur une autre du commutateur 31.
[0023] Le circuit de couplage 2 est formé d'un circuit de traitement logique 5 suivi d'un interface de puissance adaptant ses niveaux de sortie à la commande des bobines d'actionnement à la fermeture des contacteurs KM1, KM2, KM3.
[0024] L'interface de puissance comporte des relais K1, K2, K3 qui commandent par leur contact de travail l'excitation des bobines d'actionnement à la fermeture des contacteurs KM1, KM2 et KM3 et trois étages d'amplification à transistors 21, 22, 33 alimentant les bobines d'excitation de ces relais K1, K2, K3 qui sont équipés de diodes de roue libre 24, 25, 26.
[0025] Le circuit de traitement logique 5 avec ses interconnexions à l'interface de puissance et aux circuits de sélection manuelle 3 et automatique 4 est détaillé à la figure 2. Il comporte en entrée un multiplexeur 6 permettant de choisir les signaux du circuit de sélection manuelle 3 ou ceux du circuit de sélection automatique 4 suivi d'un circuit de prépositionnement 7 commandé, à travers une porte de type "et" 75, par des temporisateurs 8 et 9 permettant dans certaines conditions d'imposer sur une certaine durée un éclairage intérieur à 100% de puissance, un encodeur de priorité 11 garantissant l'excitation d'un seul contacteur KM1, KM2, KM3 à la fois et un circuit de blocage 12 bloquant tous signaux de commande d'excitation des contacteurs KM1, KM2, KM3 en cas de commande d'extinction de l'éclairage intérieur.
[0026] Le multiplexeur 6 est formé de manière classique de deux bancs de quatre portes logiques de type "et" à' deux entrées débloqués en alternance au moyen d'un inverseur 60, et d'une batterie de quatre portes logiques de type "ou" réunissant deux à deux les sorties des portes logiques de type "et"des deux bancs.
[0027] Le circuit de prépositionnement 7 est formé de deux portes logiques de type "et" 70, 71 et d'une porte logique de type "ou" 72 à deux entrées dont une inverseuse. Lorsque les temporisateurs 8 et 9 ne sont pas déclenchés il transmet sans modification des niveaux logiques hauts qui proviennent des sorties 441, 442, 443 du circuit de sélection automatique 4 ou des sorties 301, 302, 303 du circuit de sélection manuelle et qui correspondent à des ordres de réglage de l'éclairage intérieur à 100%, 70% ou 60% de sa puissance. Lorsque l'un des temporisateurs 8 ou 9 est déclenché, les portes logiques de type "et" 70, 71 se bloquent avec leurs sorties au niveau logique bas empêchant la transmission d'un ordre de réglage de l'éclairage intérieur à 70% ou 60% de sa puissance et la porte logique de type "ou" 72 se bloque avec sa sortie au niveau logique haut simulant un ordre d'éclairage intérieur à 100% de sa puissance.
[0028] Le temporisateur 8 provoque par l'intermédiaire du circuit de prépositionnement 7 un réglage de l'éclairage intérieur à 100% de sa puissance après chaque remise sous tension de l'installation pendant un délai suffisant pour permettre l'allumage instantané des tubes fluorescents. Il comporte deux portes logiques de type "ou" à deux entrées 80, 81 mises en série par l'intermédiaire d'un condensateur 82 et d'une résistance parallèle 83 rappelant les entrées de la deuxième porte logique 81 au niveau logique 1. Le fonctionnement est le suivant :
En l'absence d'alimentation, le condensateur 82 se décharge ou est déchargé. A la remise sous tension la porte logique 80 a sa sortie au niveau logique bas 0 qui est transmis par le condensateur 82 le temps de sa charge au travers de la résistance 83 aux entrées de la porte logique 81 dont la sortie est au niveau logique 0 et active le circuit de prépositionnement 7 par l'intermédiaire de la porte logique de type "et" 75. Après un certain temps de charge du condensateur 82, la tension en entrée de la porte logique 81 devient suffisante pour que cette dernière bascule et fasse passer sa sortie au niveau logique haut 1 entraînant la libération du circuit de prépositionnement 7 et le basculement au niveau logique haut 1 de la sortie de la porte logique 80 pour assurer la décharge du condensateur 82 qui conditionne le réarmement du temporisateur 8.
[0029] Le temporisateur 9 permet d'imposer par l'intermédiaire du circuit de prépositionnement 7 un réglage de l'éclairage intérieur à 100% de sa puissance pendant une certaines durée après chaque suppression d'un ordre d'extinction de l'éclairage intérieur en sortie multiplexeur 6, ceci pour permettre l'allumage instantané des tubes fluorescents avant de laisser libre cours au pilotage par la cellule photorésistante ou à la commande manuelle. Ce temporisateur 9 est composé de deux portes logiques de type "et" à deux entrées 90, 91 mises en série par l'intermédiaire d'un réseau RC 92, 93 la première porte 90 ayant une entrée couplée à la sortie de la deuxième 91 et une entrée couplée à la sortie de la porte logique "ou" du multiplexeur 6 placée en aval de la sortie 440 du circuit de sélection automatique et de la sortie 300 du circuit de sélection manuelle, qui délivre les ordres logiques d'extinction de l'éclairage intérieur. Son fonctionnement est le suivant :
A la mise en service, la porte logique 90 peut recevoir sur une entrée un niveau logique bas 0 qui est transmis par le condensateur 92 initialement déchargé à la porte logique 91 et qui s'automaintient en raison du rebouclage. Le temporisateur 9 est alors déclenché et fonctionne en doublure du temporisateur 8. Après la charge du condensateur 92 la sortie de la porte logique 91 bascule à l'état logique haut 1 libérant le circuit de prépositionnement 7.
[0030] Après la mise en service, en l'absence de commande d'extinction de l'éclairage intérieur, la porte logique 90 reçoit un niveau logique bas 0 constant sur l'une de ses entrées et maintient le condensateur 92 chargé empêchant le temporisateur 9 de se réarmer.
[0031] Dès qu'apparaît une commande d'extinction de l'éclairage intérieur, la porte logique de type "et" 90 se voit appliquer sur ses deux entrées un niveau logique haut 1 qui fait basculer sa sortie au niveau logique haut 1 autorisant la décharge du condensateur 92 et par conséquent le réarmement du temporisateur 9.
[0032] Lorsque cette commande d'extinction disparaît, la porte logique de type "et" 90 se voit à nouveau appliquer un niveau logique bas 0 sur une de ses entrées qui la fait basculer et déclenche le temporisateur 9 le temps de la charge du condensateur 92.
[0033] L'encodeur de priorité 11 reçoit les ordres logiques de commande de réglage de l'éclairage intérieur à 100%, 70% et 60% de sa puissance et n'en transmet qu'un seul à la fois en donnant la priorité à l'ordre logique de commande correspondant à la puissance d'éclairage la plus faible. Il facilite la réalisation du circuit de sélection automatique 4 en permettant que celui-ci délivre des commandes simultanées.
[0034] Le circuit de blocage 12 permet de bloquer la transmission, à l'interface de puissance, des ordres de réglage de la puissance de l'éclairage intérieur lorsque le circuit de sélection en service, manuel ou automatique, délivre un ordre d'extinction de l'éclairage intérieur. Il est formé d'un banc de portes logiques de type "et" placées en sortie de l'encodeur de priorité 11 et munies d'une entrée de commande couplée, à travers un inverseur, à la sortie de la porte logique de type "ou" du multiplexeur 6 qui délivre les ordres d'extinction de l'éclairage intérieur.
- un circuit d'alimentation électrique (1) avec une commande de réglage de tension par échelons pour l'alimentation des sources d'éclairage électrique,
- un circuit de sélection manuelle (3) de la tension de réglage du circuit d'alimentation électrique,
- un circuit de sélection automatique (4) de la tension de réglage du circuit d'alimentation électrique en fonction de l'éclairement extérieur et
- un circuit de couplage (2) des circuits de sélection manuelle et automatique (3, 4) à la commande de réglage par échelons de la tension du circuit d'alimentation (1) comportant un circuit logique à temporisation (5) imposant le réglage de tension maximale au circuit d'alimentation (1) pendant une certaine durée après une période d'extinction des sources d'éclairage.
- une cellule photorésistante (40) montée dans un pont de polarisation à résistance ajustable (41) et excitée par la lumière extérieure,
- un discriminateur à fenêtres (44) recevant en entrée le signal de la cellule photorésistante (40) et présentant plusieurs sorties (440, 441, 442, 443) spécialisées en fonction du niveau du signal électrique en provenance de la cellule photorésistante (40)
- et un filtre passe-bas (42, 43) intercalé entre la cellule photorésistante (40) et le discriminateur à fenêtres (44) éliminant les variations rapides dù signal de la cellule photorésistante (40) dues à des passages nuageux.