EP3018689A1

EP3018689A1 - Système comprenant une embase et un module débrochable à chaud

Info

Publication number: EP3018689A1
Application number: EP15192799.3A
Authority: EP
Inventors: Jean Marmonier
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: CN105576452B; FR3028100A1; FR3028100B1; US9548561B2; CN105576452A; ES2661045T3; EP3018689B1; US20160126666A1

Abstract

L'invention concerne un système comprenant une embase (2) et un module (4) s'insérant dans cette embase (2), un relais électrique (26) permettant de déconnecter électriquement le module (4) de l'embase (2), un organe de blocage (11) mobile entre un état de blocage et un état de déblocage. Le système comprenant un capteur de présence (19) du module (4) dans l'embase (2) et un capteur de blocage (16) pour détecter l'état de l'organe de blocage (11), et des moyens pour ouvrir le relais (26) dès que l'organe de blocage (11) est débloqué ou que le module (4) est absent. L'organe de blocage (11) peut quitter son état de déblocage seulement lorsque le module (4) a été déplacé dans l'embase (2) d'une distance supérieure à la distance de détection du capteur de présence (19).

Description

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne un système comprenant une embase et un module s'insérant mécaniquement dans cette embase pour y être électriquement connecté, tout en pouvant être retiré de cette embase pour en être déconnecté sans risque y compris si ce retrait n'est pas précédé d'une mise hors tension.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

Un tel module débrochable comporte un jeu de contacts électriques et permet d'alimenter un ou plusieurs récepteurs électriques depuis une embase prévue à cet effet, pour établir par exemple une alimentation sous 200 volt avec une intensité pouvant atteindre 10A.
Un tel module est équipé de relais électriques commandés par un système externe via un bus de données, chaque relais permettant ainsi d'établir ou d'interrompre l'alimentation électrique d'un récepteur électrique alimenté via l'embase à laquelle est connecté ce module.
Préalablement au retrait d'un tel module, il est ainsi nécessaire de commander l'ouverture des relais en question afin de couper l'alimentation électrique du module avant le débrochage de manière à éviter l'apparition d'un arc électrique.
Néanmoins, si le module est retiré en service alors que pour une raison ou une autre, ses relais n'ont pas été ouverts, ce retrait peut provoquer l'établissement d'un arc électrique entre les contacts du module et ceux de l'embase, ce qui est préjudiciable à la sécurité d'utilisation d'un tel système.
Le but de l'invention est de proposer une solution permettant de rendre le module d'un tel système débrochable à chaud sans risque.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

A cet effet, l'invention a pour objet un système comprenant une embase et un module s'insérant dans cette embase pour être électriquement connecté avec cette embase, un relais électrique pouvant être ouvert ou fermé pour respectivement découpler ou coupler le module à l'embase, un organe de blocage mécanique mobile entre un état de blocage et un état de déblocage en étant actionnable par un opérateur pour débloquer le module afin de l'extraire de l'embase, ce système comprenant un capteur de présence du module dans l'embase et un capteur de blocage pour détecter l'état de l'organe de blocage, et des moyens pour ouvrir le relais dès que le capteur de blocage détecte que l'organe de blocage est dans l'état débloqué ou que le capteur de présence détecte que le module est absent de l'embase, l'organe de blocage étant agencé pour pouvoir quitter son état de déblocage seulement lorsque le module a été déplacé dans l'embase d'une distance supérieure à la distance de détection du capteur de présence.
Avec cet agencement, le module est déconnecté dès que l'opérateur commence à le débloquer, et il ne risque pas de se reconnecter au cours de son retrait de l'embase.
L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel l'organe de blocage et chaque relais sont intégrés au module.
L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel l'organe de blocage comporte un levier rappelé élastiquement vers son état de blocage, ce levier étant pourvu d'un ergot apte à s'engager dans un logement correspondant réalisé dans l'embase pour bloquer le module, cet ergot ayant selon la direction de déplacement du module dans l'embase une longueur supérieure à la distance de détection du capteur de présence.
L'invention concerne également un système ainsi défini, comprenant un élément de rappel du levier exerçant sur une extrémité libre de ce levier un effort élastique de rappel tendant continuellement à le rappeler vers sa position de blocage.
L'invention concerne également un système ainsi défini, dans lequel les capteurs sont du type à effet Hall.
L'invention concerne également un système ainsi défini, comprenant au moins un capteur de type à effet Hall.
L'invention concerne également un système ainsi défini, comprenant au moins un capteur de type à contacteur électrique.
L'invention concerne également un système ainsi défini, comprenant au moins un capteur de type à effet Hall et au moins un capteur de type à contacteur électrique.
L'invention concerne également un système ainsi défini, comprenant deux capteurs portés par un même circuit imprimé qui est intégré au module.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

la figure 1 est une vue en coupe montrant l'embase avec le module engagé et bloqué dans cette embase pour être électriquement connectés l'un à l'autre ;
la figure 2 est une vue en coupe montrant l'embase avec le module engagé dans cette embase en cours de déblocage en vue de son retrait ;
la figure 3 est une vue en coupe montrant l'embase avec le module engagé dans cette embase mais complètement débloqué en vue de son retrait ;
la figure 4 est une vue en coupe montrant l'embase avec le module engagé dans cette embase en début de retrait et l'organe de blocage qui est maintenu en position de déblocage ;
la figure 5 est une vue en coupe montrant l'embase et le module pendant qu'il est retiré de cette embase avec l'organe de blocage maintenu en position de déblocage ;
la figure 6 est une vue en coupe montrant l'embase et le module en cours de retrait une fois que les contacts électriques sont séparés et que l'organe de blocage a pu reprendre sa position de blocage.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

L'idée à la base de l'invention est d'intégrer au système formé par le module et son embase, un capteur de blocage du module et un capteur de présence du module, avec un relais électrique commandé par ces capteurs pour s'ouvrir dès qu'un déblocage ou qu'une absence de module est détectée, en assurant que le capteur de blocage ne puisse pas repasser dans l'état de blocage avant que le capteur de présence ne commence à détecter l'absence du module.
Dans l'exemple décrit ci-après, l'invention est mise en oeuvre sur un module équipé d'un relais, mais un même module peut aussi bien être équipé de plusieurs relais.
Le système selon l'invention qui est représenté dans la figure 1 en y étant repéré par 1 comporte une embase 2 équipée d'un contact électrique 3 et un module 4 équipé d'un autre contact électrique 6, le module 4 étant apte à s'emboîter dans l'embase pour être électriquement connecté à celle-ci.
Comme visible dans la figure, l'embase a une forme creuse délimitant une cavité 7 généralement parallélépipédique et s'étendant selon un axe longitudinal AX pour constituer l'élément femelle. Le module comporte un couvercle 8 portant un corps 9 ayant une forme mâle généralement parallélépipédique apte à s'engager dans la cavité 7 de l'embase en étant déplacé parallèlement et selon la direction AX.
Le contact électrique 6 est situé à l'extrémité libre du corps 9 en dépassant de cette extrémité, alors que le contact électrique 3 est situé dans le fond de la cavité 7 en étant relié à une borne 5 de connexion de l'embase à un câble.
Le corps 9 du module est un élément en matière plastique ou métallique intégrant plusieurs composants électriques et qui est équipé d'un organe de blocage mécanique 11. Cet organe mécanique de blocage est ici un levier flexible qui couvre longitudinalement une portion du corps 9 en s'étendant selon la direction AX.
Ce levier flexible 11 comporte une extrémité par laquelle il est rigidement solidarisé à l'extrémité libre du corps 9, et une extrémité opposée, libre et située au voisinage du couvercle 8. Cette autre extrémité est mobile en pouvant être soit rapprochée soit éloignée du corps 9.
Ce levier 11 qui tend continuellement à s'écarter du corps 9 comporte un ergot de blocage 12 qui dépasse radialement par rapport à l'axe AX. Lorsque le module 4 est en place dans la cavité 7 et que le levier 11 est relâché, l'ergot 12 est engagé dans un logement correspondant 13 ménagé dans un flanc interne latéral de la cavité 7 pour retenir ce corps 9 dans l'embase.
Comme visible sur la figure 1, l'extrémité libre du levier 11 est retenue par un ergot interne du couvercle 8, repéré par 10, qui continuellement sur cette extrémité libre un effort de rappel tendant à la replacer dans son état de blocage.
Ce levier 11 comporte encore un bouton 14 qui dépasse radialement comme l'ergot, mais qui est situé entre l'embase 2 et le couvercle 8 du module 4 en place dans l'embase.
Dans cette situation qui correspond à celle de la figure 1, un opérateur peut faire pression sur le bouton 14 du levier 11 pour le ramener contre le corps 9 afin de dégager l'ergot 12 du logement 13, de manière débloquer le corps 9 pour permettre son retrait.
Le module 4 comporte un capteur de blocage 16 qui est sensible à la position du levier 11. Ce capteur de blocage 16 permet de déterminer si ce levier 11 est dans un état de verrouillage ou de blocage, ou bien s'il est au contraire dans un état de déverrouillage. Dans l'état de verrouillage qui correspond à la figure 1, l'extrémité libre du levier 11 est écartée du corps 9, alors que dans l'état de déverrouillage, l'extrémité libre de ce levier est au contraire rapprochée du corps 9.
Le capteur de blocage 16 comporte ici un aimant permanent 17 installé dans l'extrémité du levier 11, et une sonde à effet Hall 18 montée dans le corps 9 au droit de cet aimant permanent. Ce capteur de blocage 16 détecte que le levier est dans un état de blocage lorsque l'aimant permanant qu'elle intègre est espacé de la sonde à effet Hall. Il détecte que ce levier est en état de déblocage lorsqu'au contraire son aimant permanent est rapproché de la sonde à effet Hall.
Le système est aussi pourvu d'un capteur de présence 19 qui détecte la présence ou l'absence du module 4 dans l'embase 2. Ce capteur comporte là aussi un aimant permanent 22 monté dans le fond de l'embase 2, et une sonde à effet Hall 21 installée en extrémité du corps 9 au droit de l'aimant 22 lorsque le module est en place dans l'embase.
Le capteur de présence détecte que le module est dans l'embase lorsque sa sonde à effet Hall 21 détecte la proximité de l'aimant permanent 22, et il détecte que le module 4 est hors de l'embase lorsque 2 lorsque l'aimant permanent 22 n'est plus détecté par la sonde 21, c'est-à-dire lorsqu'il est au-delà de la distance de détection de la sonde 21.
Comme représenté schématiquement dans la figure 1, les deux sondes à effet Hall 18 et 21 sont portées par un même circuit imprimé 23 qui est logé à l'intérieur du corps 9.
Ce corps 9 intègre également un autre circuit imprimé, repéré par 24, et qui porte un relais électrique 26. Cet autre circuit imprimé 24 et le relais 26 qu'il porte sont connectés d'une part à un câble d'alimentation électrique du module non représenté, et d'autre part au contact 6 du module 4. Le contact 6 est ainsi alimenté électriquement lorsque le relais 26 est électriquement fermé, et il est au contraire déconnecté dès que ce relais 6 est ouvert. Le relais 26 permet ainsi de découpler le module de l'embase lorsqu'il est électriquement ouvert, et de coupler le module à l'embase lorsqu'il est électriquement fermé.
Le relais 26 est piloté par des composants non représentés pour être ouvert si le capteur de blocage 16 détecte que l'organe 11 est dans un état débloqué ou si le capteur de présence 19 détecte que le corps 9 est absent de l'embase 2. Autrement dit, le relais électrique 26 est piloté pour être électriquement fermé uniquement si le capteur 16 détecte que l'organe 11 est dans un état de blocage et que le capteur de présence 19 détecte que le corps 9 est présent dans l'embase 2.
Par ailleurs, l'ergot 12 et la rainure 13 sont dimensionnés au vu de la sensibilité des capteurs 16 et 19, de telle manière que lors du retrait du module après enfoncement du levier 11, le relâchement du levier et la détection subséquente de l'état de blocage par le capteur 16 n'a lieu qu'une fois que le capteur de présence 19 a détecté que le conducteur 9 est absent de l'embase.
Autrement dit, l'ergot 12 présente une longueur selon l'axe AX qui est suffisante pour que durant le retrait, le relâchement du levier 11 vers sa position de blocage n'est possible qu'après une course telle que le capteur 19 détecte alors nécessairement que le module est absent de l'embase.
La longueur de l'ergot 12 est ainsi supérieure à la distance de détection du capteur de présence 19 selon la direction AX, le logement 13 ayant quant à lui sensiblement la même longueur le long de l'axe AX.
On obtient ainsi un recouvrement entre le changement d'état du capteur de blocage et le changement d'état du capteur de présence : durant le retrait, le capteur de déblocage ne risque pas de repasser en état de blocage avant que le capteur de présence ne commence à détecter que le module est absent.
Par ailleurs, et comme on l'aura compris, chaque relais électrique 26 est dimensionné et conçu pour présenter un pouvoir de coupure suffisant pour interrompre le courant nominal du système, alors que les contacts 3 et 6 ne sont pas conçus pour supporter une coupure du courant nominal du système par leur séparation sans être endommagés.
En fonctionnement, lorsque l'opérateur souhaite déconnecter le module 4, il appuie sur le bouton 14 pour le rapprocher du corps 9, ce qui a pour effet de débloquer mécaniquement le module 4 de l'embase dans laquelle il est emboîté.
A ce stade, qui correspond à celui de la figure 2, le capteur de blocage 16 détecte que le levier 11 est dans un état de déblocage, et il adresse un signal correspondant à une unité de commande du relais 26 qui commande de fait l'ouverture de ce relais, si celui-ci était dans un état fermé pour alimenter le récepteur électrique.
Le courant électrique ne passe alors plus dans le module et à travers les contacts 3 et 6, ce qui autorise le début du retrait du module 4 de l'embase 2, comme illustré en figure 2, sans que ne s'établisse d'arc électrique entre les contacts 3 et 6. L'opérateur continue d'écarter le module 4 de l'embase 4, ce qui correspond à la situation des figures 4 et 5.
A un instant ou un autre durant cette phase de début du retrait du module, le capteur de présence 19 change d'état pour détecter l'absence du module de l'embase, ce qui produit l'émission par ce capteur d'un signal correspondant à destination de l'unité de commande non représentée du relais électrique 26.
Le retrait du module est alors continué pour atteindre l'état de la figure 6 dans lequel l'ergot de blocage est entièrement situé hors de l'embase 2, de sorte qu'il n'est plus retenu par celle-ci. A ce stade, si l'opérateur a relâché la pression sur le bouton 14, le levier 11 s'écarte du corps 9, de sorte que le capteur 16 détecte un état de déblocage et émet un signal correspondant vers l'unité de commande du relais électrique 26. Comme cette unité de commande continue de recevoir un signal d'absence de la part du capteur 19, elle continue de commander le relais 26 pour qu'il reste électriquement ouvert. L'opérateur peut continuer de retirer le module sans risque électrique.
A l'inverse, comme on l'aura compris, lorsque l'opérateur insère le module 4 à l'intérieur de l'embase 2, le relais 26 est initialement ouvert, et c'est durant l'insertion que les capteurs 19 et 16 changent successivement d'état. Lorsque le capteur de blocage 16 adresse à l'unité de commande un signal de détection d'état bloqué et que le capteur de présence 19 adresse à cette unité un signal de détection de présence du module dans l'embase 2, cette unité commande la fermeture du relais 26 pour permettre le passage de courant dans le corps 9 et par suite dans les contacts 3 et 6.
Dans l'exemple des figures, le module comporte un seul levier de blocage 11, mais le système pourrait comporter plusieurs organes de blocage, par exemple un levier de chaque côté du corps. En ce qui concerne le capteur de présence et le capteur de blocage, il peut s'agir de capteurs à effet Hall comme dans l'exemple des figures mais aussi de tout type de capteur approprié comme par exemple les capteurs de type contacteur électrique.
D'une manière générale, le temps de réaction des capteurs pour piloter le relais est suffisamment court, typiquement de l'ordre de 10 millisecondes, pour que l'opérateur ne puisse pas retirer le module assez-vite pour que la séparation des contacts se produise avant l'ouverture du relais.
L'invention permet de détecter le débrochage en combinant le capteur de blocage et le capteur de présence avec un dimensionnement assurant que durant le retrait, le levier reste en état de déblocage tant que le capteur de présence détecte que le module est dans l'embase.
L'invention s'applique au cas où le module est destiné au transfert de puissance électrique, mais elle s'applique aussi à un module d'acquisition de signaux externes ou de données. Dans le cas d'acquisition de signaux, le signal issu du capteur de déblocage et de présence du module permet d'inhiber toute acquisition de signal préalablement à la séparation effective des contacts électriques pour ne pas donner lieu à une transmission erronée.

Claims

Système comprenant une embase (2) et un module (4) s'insérant dans cette embase (2) pour être électriquement connecté avec cette embase (2), au moins un relais électrique (26) pouvant être ouvert ou fermé pour respectivement découpler ou coupler le module (4) à l'embase (2), un organe de blocage mécanique (11) mobile entre un état de blocage et un état de déblocage en étant actionnable par un opérateur pour débloquer le module (4) afin de l'extraire de l'embase (2), ce système comprenant un capteur de présence (19) du module (4) dans l'embase (2) et un capteur de blocage (16) pour détecter l'état de l'organe de blocage (11), et des moyens pour ouvrir le relais (26) dès que le capteur de blocage (16) détecte que l'organe de blocage (11) est dans l'état débloqué ou que le capteur de présence (19) détecte que le module (4) est absent de l'embase, l'organe de blocage (11) étant agencé pour pouvoir quitter son état de déblocage seulement lorsque le module (4) a été déplacé dans l'embase (2) d'une distance supérieure à la distance de détection du capteur de présence (19).
Système selon la revendication 1, dans lequel l'organe de blocage (11) et chaque relais (26) sont intégrés au module (4).
Système selon la revendication 2, dans lequel l'organe de blocage comporte un levier (11) rappelé élastiquement vers son état de blocage, ce levier étant pourvu d'un ergot (12) apte à s'engager dans un logement correspondant (13) réalisé dans l'embase (2) pour bloquer le module (4), cet ergot (12) ayant selon la direction de déplacement du module (4) dans l'embase (2) une longueur supérieure à la distance de détection du capteur de présence (19).
Système selon la revendication 3, comprenant un élément de rappel (10) du levier (11) exerçant sur une extrémité libre de ce levier un effort élastique de rappel tendant continuellement à le rappeler vers sa position de blocage.
Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un capteur de type à effet Hall.
Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un capteur de type à contacteur électrique.
Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins un capteur de type à effet Hall et au moins un capteur de type à contacteur électrique.
Système selon l'une des revendications précédentes comprenant deux capteurs (16, 19) portées par un même circuit imprimé qui est intégré au module (4).