FR3021467A1 - IMPROVED SWITCHING DEVICE FOR PILOTING THE POWER SUPPLY OF AT LEAST ONE APPARATUS, SYSTEM AND METHOD THEREOF - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (1) de commutation améliorée pour fournir ou pas de l'énergie électrique à au moins un appareil (2) dans une installation électrique résidentielle ou professionnelle monophasée en fonction d'une consigne. L'invention concerne aussi un système pour piloter l'alimentation d'au moins un appareil (2) comprenant un dispositif (1) de commutation améliorée, des moyens matériels et un programme additionnels spécifiques à l'utilisation du système. Un autre aspect de l'invention est un procédé associé à un dispositif de commutation améliorée selon l'invention ainsi que les applications de ce procédé pour économiser de l'énergie par la réduction de la consommation électrique en veille d'au moins un appareil et pour télécommander au moins un appareil dans une installation électrique résidentielle ou professionnelle dans le cadre d'automatismes en lien avec la gestion du confort et/ou de l'énergie.The invention relates to an improved switching device (1) for supplying electrical power to at least one device (2) in a residential or professional single-phase electrical installation according to a setpoint. The invention also relates to a system for controlling the supply of at least one device (2) comprising an improved switching device (1), additional hardware resources and program specific to the use of the system. Another aspect of the invention is a method associated with an improved switching device according to the invention as well as the applications of this method for saving energy by reducing the standby power consumption of at least one device and for remotely controlling at least one apparatus in a residential or professional electrical installation in the context of automation relating to the management of comfort and / or energy.
Description
- 1 - « Dispositif de commutation améliorée pour piloter l'alimentation d'au moins un appareil, système et procédé associés » Domaine technique La présente invention concerne un dispositif et un procédé destinés à être intégrés dans un appareil électronique formant un système qui s'intercale entre le réseau d'alimentation électrique d'un bâtiment résidentiel ou professionnel et au moins un appareil qu'il s'agit d'alimenter ou pas selon les besoins du contexte d'utilisation.The present invention relates to a device and a method intended to be integrated in an electronic device forming a system which is connected to an electronic device forming a system. intercalates between the power supply network of a residential or professional building and at least one device that is to feed or not according to the needs of the context of use.
Etat de la technique antérieure Les appareils qui s'intercalent entre le réseau électrique d'un bâtiment et d'autres appareils pour en piloter l'alimentation, intègrent des moyens de commutation pour assurer ou non la continuité du circuit électrique entre le réseau électrique et l'appareil piloté. De tels appareils sont par exemple des dispositifs d'économie d'énergie ou encore des boitiers d'interface entrant dans le cadre de systèmes de télécommande ou d'automatismes domotiques. Le moyen de commutation le plus souvent utilisé est un simple relais électromécanique unipolaire monté en série entre l'un des pôles de l'alimentation de l'appareil à piloter et l'un des potentiels de l'installation électrique. Ces moyens de commutation électromécaniques ont pour principaux avantages leur faible cout de mise en oeuvre et leur compacité relativement à la puissance maximale de la charge pouvant être pilotée. Leurs inconvénients les plus connus sont les parasites réinjectés dans l'installation électrique et les parasites rayonnés dus aux commutations à des instants aléatoires relativement à la fréquence du réseau électrique. Un autre inconvénient des petits relais électromécaniques et l'usure des contacts qui finit par induire des dysfonctionnements par leur collage intempestif. En outre, la commutation à des instants aléatoires engendre un stress dans les composants de puissance des appareils pilotés depuis que la plupart des appareils pilotables par leur alimentation comprennent des alimentations à découpage, ce stress étant préjudiciable à leur longévité. Des appareils plus sophistiqués et couteux intègrent des moyens de commutation électroniques à base par exemple de thyristors, de triac, d'IGBT, de MOS FET. Ces composants présentent l'avantage de la possibilité - 2 - d'une commutation de la charge synchronisée au zéro de la tension alternative, ce qui est un facteur de réduction du stress dans les composants de puissance de la charge pilotée, et de réduction de la génération de parasites. Les inconvénients des moyens de commutation électroniques sont principalement leur fragilité vis à vis des surtensions, le risque de panne asymétrique n'affectant que la commutation d'une des deux alternances qui est connu pour être susceptible d'être destructeur pour certaines charges. Un autre inconvénient des commutateurs à semi-conducteurs actuels est la nécessité d'un dissipateur thermique encombrant à partir d'une certaine puissance de charge. Ces contraintes conduisent à un coût élevé de mise en oeuvre des moyens de commutation électroniques dans les règles de l'art c'est-à-dire avec une protection convenable vis à vis des surtensions et du risque de panne partielle, ainsi qu'à un encombrement important dû aux complications mécaniques qu'engendre la nécessité de collecter et d'évacuer les calories. Le problème technique d'une protection sérieuse des moyens de commutation électroniques vis-à-vis des risques de destruction ou de dysfonctionnement encourus détourne l'homme du métier de l'utilisation de moyens de commutation électroniques dans les appareils apparentés à des accessoires, en particulier dans le cadre d'applications grand public où le coût global des solutions techniques détermine les choix des moyens techniques mis en oeuvre. Exposé de l'invention Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement aux problèmes 25 techniques évoqués précédemment, qui sont connus depuis longtemps, en proposant un dispositif de commutation utilisant des moyens de commutation électroniques pour fournir ou pas de l'énergie électrique à au moins un appareil dans une installation électrique résidentielle ou professionnelle monophasée. Le dispositif comprend des moyens de raccordement à 30 l'installation électrique, des moyens pour connecter l'alimentation d'au moins un appareil, des moyens pour alimenter les ressources internes du dispositif, un microcontrôleur. Le dispositif comprend en outre des moyens de commutation électroniques agencés pour contrôler la fourniture d'un courant alternatif à l'un des deux pôles de l'alimentation électrique monophasée de 35 l'au moins un appareil, des moyens de commutation électromécaniques - 3 - agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique, des moyens pour recevoir une consigne de fourniture d'énergie électrique et une consigne d'arrêt de la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil et une mémoire contenant un programme exécuté par ledit microcontrôleur pour gérer de manière appropriée les moyens de commutation du dispositif en fonction de la consigne reçue. On entend par moyens de commutation électromécaniques, tout sous-ensemble basés sur au moins une pièce mobile, où l'ouverture et la fermeture d'un circuit électrique de puissance est provoquée par une action mécanique commandée électriquement. Le moyen le plus connu dans cette catégorie étant le relais électromécanique dans lequel une bobine selon qu'elle est alimentée ou pas provoque ou pas la fermeture des contacts montés sur des lames conductrices souples via une armature mobile. Ce type de moyen de commutation est essentiel dans l'invention en tant que moyen pour isoler physiquement les moyens de commutation électroniques du réseau d'alimentation électrique. Ce type de commutateur étant en effet apte à permettre une isolation performante entre les deux pôles d'un circuit électrique ouvert. La tension d'isolement d'une paire de contacts mécaniques ouverts, où le diélectrique est l'air, est en effet couramment supérieure ou égale à 1000V et sa résistance entre contacts est de l'ordre de 100 MOhms. On entend par moyens de commutation électroniques, tout sous-ensemble basé sur l'utilisation des semi-conducteurs, où l'ouverture et la fermeture d'un circuit électrique de puissance est commandée électriquement sans pièce mobile. Ce type de moyen de commutation est essentiel dans l'invention en tant que moyen de commutation rapide apte à être synchronisé sur la fréquence de la tension alternative du réseau électrique et le cas échéant sur le courant circulant dans l'au moins un appareil auquel il s'agit de fournir de l'énergie électrique. Des moyens de commutation électroniques peuvent être réalisés par exemple à partir de composants élémentaires tels que les triacs, les thyristors, les IGBT les MOS FET etc. Il est connu de l'homme du métier depuis longtemps que les semiconducteurs sont des composants fragiles, surtout vis à vis des surtensions pouvant apparaitre entre leurs bornes. Une protection adéquate visant l'obtention d'une durée de vie correspondant aux attentes des utilisateurs - 4 - réalisée par l'adjonction de composants annexes appropriés, suffisants en nombre et en qualité, est couteuse et encombrante. L'invention répond à ce problème principalement par l'interposition de moyens de commutation électromécaniques qui sont en fait utilisés en tant que moyens d'isolation électrique des composants de commutation sensibles aux surtensions de la principale source de perturbation à forte énergie qu'est le réseau de distribution électrique. Le besoin de protection des composants sensibles se trouve réduit d'autant plus dans le dispositif selon l'invention qu'ils ne sont exposés aux perturbations seulement lorsque l'au moins un appareil est alimenté. L'invention bénéficie également de l'autoprotection significative obtenue lorsque les composants de puissance électroniques sont à l'état passant si bien que l'exposition réelle à un risque de dommage par surtension est naturellement réduit aux seules périodes pendant lesquelles les moyens de commutation électroniques sont connectés au réseau de distribution électrique par les moyens de commutation électromécaniques et sont à l'état ouvert. Ces périodes d'exposition à un risque de dommages auront des durées avantageusement réduites dans la mise en oeuvre de l'invention. On entend par moyens pour recevoir une consigne de fourniture d'énergie électrique et une consigne d'arrêt de la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil, tout moyen permettant d'exécuter le programme approprié dans le microcontrôleur pour fournir de l'énergie électrique à l'au moins un appareil ou pour arrêter de lui en fournir selon l'invention, en fonction d'une consigne externe à l'invention. Par exemple il peut s'agir de moyens programmatiques contenus dans la mémoire de programme du microcontrôleur pour mettre en oeuvre l'invention de manière appropriée en fonction du besoin d'alimenter ou non l'au moins un appareil résultant de l'exécution d'au moins un programme d'application de plus haut niveau. L'au moins un programme d'application de plus haut niveau pouvant être exécuté dans le même microcontrôleur que celui exécutant le programme mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ou dans un microcontrôleur externe. De tels programmes d'application externes peuvent être par exemple un programme offrant les fonctionnalités d'un appareil de type « coupe-veille » en association avec des moyens complémentaires comme des moyens pour mesurer le courant circulant dans la charge et pour le comparer à un seuil ainsi que des moyens de commande pour que l'utilisateur puisse mettre en - 5 - marche l'au moins un appareil. Le programme d'application externe peut aussi former un récepteur de télécommande en association avec des moyens complémentaires comme un récepteur de signaux. Les moyens pour recevoir une consigne de fourniture d'énergie électrique et une consigne d'arrêt de la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil peuvent être aussi des moyens matériels en lien fonctionnel avec le microcontrôleur exécutant le programme mettant en oeuvre le procédé selon l'invention par l'intermédiaire d'une interface appropriée comme une ou plusieurs lignes d'entrée-sortie, une liaison I2C, SPI, de type UART etc.STATE OF THE PRIOR ART Devices that are inserted between the electrical network of a building and other appliances to control the power supply, include switching means to ensure or not the continuity of the electrical circuit between the electrical network and the controlled device. Such devices are for example energy saving devices or interface boxes used in the context of remote control systems or home automation. The switching means most often used is a simple unipolar electromechanical relay connected in series between one of the poles of the power supply of the device to be driven and one of the potentials of the electrical installation. These electromechanical switching means have their main advantages their low cost of implementation and their compactness relative to the maximum power of the load that can be controlled. Their most well-known drawbacks are the noise reinjected into the electrical installation and the radiated noise due to switching at random times relative to the frequency of the electrical network. Another disadvantage of small electromechanical relays and wear of the contacts that eventually induce malfunctions by their inadvertent bonding. In addition, switching at random times causes stress in the power components of the controlled devices since most of the devices controllable by their power supply include switching power supplies, this stress being detrimental to their longevity. More sophisticated and expensive devices incorporate electronic switching means based for example thyristors, triac, IGBT, MOS FET. These components have the advantage of the possibility of a switching of the load synchronized to zero of the AC voltage, which is a stress reduction factor in the power components of the controlled load, and reduction of the load. the generation of parasites. The disadvantages of the electronic switching means are mainly their fragility with respect to overvoltages, the risk of asymmetrical failure affecting only the switching of one of the two alternations which is known to be likely to be destructive for certain loads. Another disadvantage of current semiconductor switches is the need for a cumbersome heatsink from a certain load power. These constraints lead to a high cost of implementation of the electronic switching means in the rules of the art that is to say with a suitable protection against overvoltages and the risk of partial failure, as well as significant congestion due to mechanical complications that arise from the need to collect and evacuate calories. The technical problem of a serious protection of the electronic switching means vis-à-vis the risk of destruction or malfunction incurred diverts the skilled person from the use of electronic switching means in devices related to accessories, in particularly in the context of consumer applications where the overall cost of technical solutions determines the choice of technical means implemented. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is to at least partially overcome the technical problems mentioned above, which have been known for a long time, by proposing a switching device using electronic switching means to provide or not energy. at least one appliance in a single-phase residential or professional electrical installation. The device comprises means for connection to the electrical installation, means for connecting the supply of at least one device, means for supplying the internal resources of the device, a microcontroller. The device further comprises electronic switching means arranged to control the supply of an alternating current to one of the two poles of the single-phase power supply of the at least one device, electromechanical switching means. arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation, means for receiving an electrical energy supply instruction and a stopping instruction of the supply of electrical energy to the at least one apparatus and one memory containing a program executed by said microcontroller to appropriately manage the switching means of the device according to the setpoint received. By electromechanical switching means is meant any subassembly based on at least one moving part, where the opening and closing of an electric power circuit is caused by an electrically controlled mechanical action. The best known means in this category is the electromechanical relay in which a coil according to whether it is energized or not causes or not the closure of the contacts mounted on flexible conductive blades via a mobile armature. This type of switching means is essential in the invention as a means for physically isolating the electronic switching means of the power supply network. This type of switch is indeed able to allow efficient isolation between the two poles of an open electrical circuit. The isolation voltage of a pair of open mechanical contacts, where the dielectric is air, is in fact commonly greater than or equal to 1000V and its resistance between contacts is of the order of 100 MOhms. Electronic switching means means any subassembly based on the use of semiconductors, wherein the opening and closing of an electrical power circuit is electrically controlled without moving parts. This type of switching means is essential in the invention as a fast switching means capable of being synchronized with the frequency of the AC voltage of the electrical network and, where appropriate, with the current flowing in the at least one device to which it is to provide electrical energy. Electronic switching means can be made for example from elementary components such as triacs, thyristors, IGBTs MOS FET etc. It is known to those skilled in the art for a long time that semiconductors are fragile components, especially with respect to overvoltages that may appear between their terminals. Adequate protection to achieve a life expectancy corresponding to the expectations of users - 4 - achieved by the addition of appropriate ancillary components, sufficient in number and quality, is expensive and cumbersome. The invention responds to this problem mainly by the interposition of electromechanical switching means which are in fact used as means of electrical insulation of the switching components sensitive to overvoltages of the main source of high energy disturbance which is the electrical distribution network. The need for protection of sensitive components is reduced even more in the device according to the invention that they are exposed to disturbances only when the at least one device is powered. The invention also benefits from the significant self-protection obtained when the electronic power components are in the on state so that the actual exposure to a risk of overvoltage damage is naturally reduced to only those periods during which the electronic switching means are connected to the electrical distribution network by the electromechanical switching means and are in the open state. These periods of exposure to a risk of damage will have advantageously reduced durations in the implementation of the invention. Means are understood to receive an electrical energy supply instruction and an instruction to stop the supply of electrical energy to the at least one device, any means for executing the appropriate program in the microcontroller to provide the electrical energy to the at least one device or to stop supplying it according to the invention, according to a set external to the invention. For example it may be programmatic means contained in the program memory of the microcontroller to implement the invention appropriately depending on the need to supply or not the at least one device resulting from the execution of at least one higher level application program. The at least one higher level application program can be executed in the same microcontroller as that running the program implementing the method according to the invention or in an external microcontroller. Such external application programs may for example be a program offering the functionality of a "watch-saver" type device in combination with complementary means such as means for measuring the current flowing in the load and for comparing it with a threshold and control means for the user to operate the at least one device. The external application program may also form a remote control receiver in combination with complementary means such as a signal receiver. The means for receiving an electrical power supply instruction and a stopping instruction of the supply of electrical energy to the at least one apparatus can also be material means in functional connection with the microcontroller executing the program implementing the method according to the invention via an appropriate interface such as one or more input-output lines, an I2C link, SPI, UART type, etc.
La mise en oeuvre de l'invention, dans sa variante de base, où seul le pôle du secteur qui est au contact des moyens de commutation électroniques est déconnecté par les moyens de commutation électromécaniques, améliore sensiblement la fiabilité du système qui l'intègre par rapport aux solutions à l'état de l'art. L'accroissement de fiabilité obtenu est encore renforcé lorsque les deux pôles de l'installation électrique sont déconnectés des moyens de commutation électroniques et de l'au moins un appareil lorsque ce dernier n'a plus à être alimenté. Il est ainsi prévu que lesdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique, comprennent des moyens de commutation pour chacun des deux pôles de l'installation électrique monophasée. Cette caractéristique technique peut avantageusement être mise en oeuvre par exemple au moyen d'un relais dit bipolaire, comprenant une bobine et deux paires de contacts indépendantes et suffisamment isolées l'une de l'autre pour être connectées aux deux pôles de l'installation électrique. Bien entendu deux relais indépendants peuvent aussi être mis en oeuvre sans sortir du cadre de l'invention. Il est aussi prévu dans l'invention des moyens pour synchroniser des instants de commutation des moyens de commutation électroniques relativement à un signal alternatif. Ceci de sorte à réduire les perturbations conduites et rayonnées lors de la commutation et à minimiser le stress des composants du dispositif et de l'au moins un appareil qui sont exposés à sa tension d'alimentation. Il est prévu par exemple de synchroniser la transition de l'état ouvert à l'état passant des moyens de commutation électroniques avec le passage à zéro de la tension alternative de l'installation électrique. Il est aussi prévu de synchroniser la transition de l'état passant à l'état ouvert des - 6 - moyens de commutation électroniques avec le passage à zéro du courant alternatif circulant dans l'au moins un appareil formant la charge du dispositif selon l'invention. Cette dernière variante étant mise en oeuvre de manière implicite dans les moyens de commutation électroniques à base de thyristors ou d'au moins un triac. Il est aussi prévu de réutiliser les moyens de synchronisation avec la tension alternative de l'installation électrique aussi pour déterminer les instants de commutation de l'état passant à l'état ouvert. Ceci permettant de simplifier la mise en oeuvre de l'invention sachant que les appareils modernes ayant une puissance significative sont agencés pour avoir un facteur de puissance proche de 1. Le déphasage entre le courant alternatif circulant dans la charge et la tension d'alimentation alternative est ainsi considéré comme négligeable et cette simplification comme avantageuse. Pour réduire le risque résiduel de dommages susceptibles d'affecter les moyens de commutation électroniques lorsqu'ils sont connectés à l'installation électrique et à l'état ouvert, il est prévu que le dispositif selon l'invention comprenne en outre des moyens de protection contre les surtensions agencés pour n'être exposés aux perturbations du réseau électrique que lorsque les moyens de commutation électroniques sont connectés à l'installation électrique par lesdits moyens de commutation électromécaniques. La protection contre les surtensions peut avantageusement être étendue à l'au moins un appareil dans la mesure où elle n'est exposée à un risque de consommation de sa durée de vie que lorsque l'au moins un appareil est alimenté. En outre, des composants de protection comme des varistances de type MOV, connues pour consommer de l'énergie et la dissiper par effet joule lorsqu'elles ont subi des surtensions de forte énergie, peuvent avantageusement être utilisés en ce qu'ils ne sont susceptibles de consommer de l'énergie que lorsque l'au moins un appareil est alimenté. Il est en outre prévu dans l'invention que tout ou partie desdits moyens de protection contre les surtensions sont compris dans un sous-ensemble amovible agencé pour pouvoir être monté de manière optionnelle et remplacé par l'utilisateur le cas échéant, ledit sous-ensemble amovible comprenant en outre des moyens pour signaler à l'utilisateur la nécessité de son remplacement. Ceci est avantageux dans le cadre d'une mise en oeuvre de l'invention sous la forme d'un appareil durable dans lequel les composants de - 7 - protection assimilables à des consommables sont rassemblés dans une cartouche remplaçable par l'utilisateur et/ou proposée en tant qu'accessoire optionnel. Les moyens pour signaler à l'utilisateur la nécessité du remplacement du sous-ensemble sont par exemple un voyant lumineux rouge qui s'allume, ou un voyant vert qui s'éteint en fin de vie, ou encore un marquage signalant la nécessité du remplacement en cas d'élévation de température d'un composant de protection, par exemple au moyen de cristaux liquides thermiques. Il est prévu que le dispositif selon l'invention comprenne en outre des moyens de protection contre les surtensions basés sur l'ionisation d'un gaz placés au moins entre les deux pôles de l'alimentation électrique monophasée et, le cas échéant, entre chacun des deux pôles et la terre. Il est aussi prévu que le dispositif comprenne des moyens de protection contre les surintensités, ces moyens de protection étant positionnés entre lesdits des moyens de raccordement à l'installation électrique et lesdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Ce type de moyen de protection contre les surtensions offre l'avantage principal de ne consommer aucune énergie en l'absence de surtension et d'avoir une durée de vie illimitée dans des conditions normales d'utilisation. Les moyens de protection contre les surintensités, montés en série dans une ligne d'alimentation de l'un des deux pôles ou dans les deux, visent principalement à protéger du risque d'incendie consécutif à l'entrée en court-circuit d'un composant du dispositif. Des variantes où les moyens de protection contre les surintensités sont remplaçables ou réarmables sont prévues pour protéger contre des surintensités causées par l'au moins un appareil. Dans ce cas, les moyens de protection sont avantageusement calibrés à une intensité plus faible que dans le cas d'une protection non remplaçable contre les surintensités d'origine interne. Les moyens de protection contre les surintensités sont par exemple des fusibles remplaçables ou non, des disjoncteurs thermiques ou magnétoélectriques, des PTC, des moyens basés sur la détection d'un courant dépassant un seuil et conduisant à la mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. - 8 - Les moyens de protection qui ne présentent pas un caractère consommable ou consommateur d'énergie sont positionnés de préférence entre lesdits moyens de raccordement à l'installation électrique et lesdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. La tension d'amorçage des moyens de protection basés sur l'ionisation d'un gaz est comprise entre un niveau de surtension acceptable, par exemple la tension nominale du secteur augmentée de dix pour cent, soit 253 V pour les réseaux à 230V et 121V pour les réseaux à 110V, et la tension d'isolement entre contacts ouverts desdits moyens de commutation électromécaniques, par exemple 1000 V, de sorte que l'amorçage se fasse à bon escient et de manière certaine avant que les moyens de commutation électromécaniques à l'état ouvert ne deviennent passants par rupture d'isolation sous l'effet de la surtension.The implementation of the invention, in its basic variant, where only the pole of the sector which is in contact with the electronic switching means is disconnected by the electromechanical switching means, substantially improves the reliability of the system which integrates it by compared to state-of-the-art solutions. The increase in reliability obtained is further enhanced when the two poles of the electrical installation are disconnected from the electronic switching means and the at least one device when the latter no longer needs to be powered. It is thus provided that said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation, comprise switching means for each of the two poles of the single-phase electrical installation. This technical characteristic can advantageously be implemented for example by means of a so-called bipolar relay, comprising a coil and two pairs of independent contacts and sufficiently isolated from one another to be connected to the two poles of the electrical installation. . Of course two independent relays can also be implemented without departing from the scope of the invention. The invention also provides means for synchronizing switching times of the electronic switching means relative to an alternating signal. This is so as to reduce the conducted and radiated disturbances during switching and to minimize the stress of the components of the device and the at least one device which are exposed to its supply voltage. For example, it is intended to synchronize the transition from the open state to the on state of the electronic switching means with the zero crossing of the AC voltage of the electrical installation. It is also intended to synchronize the transition from the on state to the open state of the electronic switching means with the zero crossing of the alternating current flowing in the at least one apparatus forming the load of the device according to the invention. invention. This latter variant is implemented implicitly in the electronic switching means based on thyristors or at least one triac. It is also planned to reuse the synchronization means with the alternating voltage of the electrical installation also to determine the switching times of the state passing to the open state. This makes it possible to simplify the implementation of the invention knowing that modern devices having a significant power are arranged to have a power factor close to 1. The phase difference between the alternating current flowing in the load and the AC supply voltage is thus considered negligible and this simplification as advantageous. In order to reduce the residual risk of damage likely to affect the electronic switching means when they are connected to the electrical installation and to the open state, provision is made for the device according to the invention to further comprise protection means. against overvoltages arranged to be exposed to disturbances of the electrical network only when the electronic switching means are connected to the electrical installation by said electromechanical switching means. The overvoltage protection may advantageously be extended to the at least one device insofar as it is exposed to a risk of consumption of its lifetime when the at least one device is powered. In addition, protective components such as MOV type varistors, known to consume energy and dissipate it by Joule effect when they have undergone high energy overvoltages, can advantageously be used in that they are not susceptible to consume energy only when the at least one device is powered. It is further provided in the invention that all or part of said surge protection means are included in a removable subassembly arranged to be optionally mounted and replaced by the user if necessary, said subassembly removable member further comprising means for signaling to the user the need for its replacement. This is advantageous in the context of an implementation of the invention in the form of a durable apparatus in which consumable protection components comparable to consumables are collected in a user replaceable cartridge and / or proposed as optional accessory. The means for signaling to the user the need for the replacement of the subassembly are for example a red light which lights up, or a green light that goes out at the end of life, or a marking indicating the need for replacement in case of temperature rise of a protective component, for example by means of thermal liquid crystals. It is envisaged that the device according to the invention further comprises surge protection means based on the ionization of a gas placed at least between the two poles of the single-phase power supply and, where appropriate, between each of both poles and the earth. It is also envisaged that the device comprises overcurrent protection means, these protection means being positioned between said connection means to the electrical installation and said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. This type of surge protection means has the main advantage of not consuming any energy in the absence of overvoltage and of having an unlimited life under normal conditions of use. The overcurrent protection means, connected in series in a power supply line of one or both of the poles, are mainly intended to protect against the risk of fire following the short-circuiting of a component of the device. Variations where the overcurrent protection means are replaceable or resettable are provided to protect against overcurrents caused by the at least one device. In this case, the protection means are advantageously calibrated at a lower intensity than in the case of a non-replaceable protection against overcurrent of internal origin. The overcurrent protection means are, for example, replaceable or non-replaceable fuses, thermal or magnetoelectric circuit breakers, PTCs, means based on the detection of a current exceeding a threshold and leading to the open state of said means. electromechanical switching devices arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. The protection means which do not have a consumable nature or energy consumer are preferably positioned between said connecting means to the electrical installation and said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. The ignition voltage of the gas ionization protection means is between an acceptable overvoltage level, for example the nominal voltage of the mains increased by ten percent, ie 253 V for the 230V and 121V networks. for the networks at 110V, and the insulation voltage between open contacts of said electromechanical switching means, for example 1000 V, so that the ignition is done wisely and surely before the electromechanical switching means to the Open state do not become passers by insulation break under the effect of overvoltage.
L'invention prévoit que les moyens de protection contre les surtensions basés sur l'ionisation d'un gaz sont réalisés à partir d'électrodes gravées sur un circuit imprimé, le gaz étant l'air compris entre lesdites électrodes et/ou en ce que moyens de protection contre les surintensités sont réalisés par réduction de largeur d'au moins une zone conductrice gravée sur un circuit imprimé.The invention provides that the means for protection against overvoltages based on the ionization of a gas are made from electrodes etched on a printed circuit, the gas being the air between said electrodes and / or in that overcurrent protection means are made by reducing the width of at least one conductive area etched on a printed circuit.
Pour la protection contre les surtensions, une telle mise en oeuvre est particulièrement avantageuse par rapport à l'utilisation de composants dédiés tels que les éclateurs à gaz en ce qu'aucun composant supplémentaire n'est nécessaire. Pour que la tension d'amorçage soit située à l'intérieur de la plage utile, quel que soit le taux d'humidité de l'air ambiant, avec de préférence une distance inter électrode de plus d'un millimètre pour une fabrication aisée avec les procédés usuels, il est prévu d'utiliser l'effet de pointe. Ainsi des électrodes en forme de pointe sont gravées en vis-à-vis de part et d'autre d'un évidement total ou partiel de l'isolant du circuit imprimé, l'extrémité des pointes des électrodes étant non recouverte de vernis isolant pour permettre l'ionisation de l'air environnant. Pour la protection contre les surintensités, une telle mise en oeuvre est plus économique et d'un plus faible encombrement comparativement à l'utilisation d'un composant fusible. La tolérance très large sur l'intensité de rupture et la fin de vie ou la réparation du dispositif qu'implique cette solution, la réserve - 9 - préférentiellement à une protection ultime contre une défaillance majeure susceptible d'entrainer une inflammation du dispositif. Le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques, ces moyens de commutation électromécaniques additionnels étant gérés de manière appropriée par le programme exécuté par ledit microcontrôleur. Le court-circuitage des moyens de commutation électroniques par des moyens de commutation électromécaniques est avantageux en ce qu'il permet d'éviter de devoir équiper les semi- conducteurs de dissipateur thermique ce qui permet une économie de coût et d'encombrement substantielle, en particulier en cas d'utilisation d'un triac qui est caractérisé par une différence de potentiel à ses bornes de l'ordre de 1,5V à l'état passant ce qui engendre une dissipation thermique significative dès que l'au moins un appareil cumule une puissance de plusieurs centaines de watts. En outre, le court-circuitage protège des effets possiblement destructeurs pour l'au moins un appareil d'une commutation mono-alternance résiduelle en cas de panne partielle des moyens de commutation électroniques. L'invention prévoit que ledit microcontrôleur pilote lesdits moyens de commutation électroniques et les moyens de commutation électromécaniques additionnels de court-circuitage de sorte à bénéficier des avantages cumulés des deux catégories de moyens de commutation en évitant leurs inconvénients respectifs. Ainsi les moyens de commutation électroniques assurent la phase initiale et la phase finale de la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil, ceci avantageusement en synchronisme avec un signal sinusoïdal approprié. Les moyens de commutation électromécaniques additionnels de court-circuitage assurent une continuité directe entre les circuits d'alimentation de l'au moins un appareil et l'installation électrique. Cette mise en continuité directe étant exempte de toute non-linéarité génératrice d'harmoniques, de toute perte énergétique et de circuits fragiles susceptibles de tomber en panne de manière totale, ou pire, de manière partielle sur l'une des deux alternances. En outre, des moyens de commutation électroniques judicieusement choisis dans le cadre de la mise en oeuvre de l'invention, offrent une grande capacité d'écoulement du courant d'appel à la mise sous tension de l'au moins un appareil pendant les premières alternances de la tension d'alimentation de -10- l'installation électrique avant d'atteindre une température interne critique du semi-conducteur ce qui rend la combinaison des deux catégories de moyens de commutation particulièrement performante et efficiente. L'invention prévoit qu'au moins un des moyens de commutation électromécaniques mis en oeuvre soit monostable, à l'état ouvert en position de repos. Il est aussi prévu qu'au moins un des moyens de commutation électromécaniques mis en oeuvre soit monostable, à l'état passant en position de repos. Ceci présente des avantages dans certaines variantes de l'invention par exemple pour lesdits moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques. L'invention prévoit qu'au moins un des moyens de commutation électromécaniques mis en oeuvre dans le cadre de l'invention soit bistable. Cette catégorie de moyens de commutation électromécaniques étant caractérisée par son absence de consommation énergétique en dehors des périodes de courtes durées des changements d'état. Cette catégorie de moyens de commutation électromécaniques est particulièrement avantageuse pour lesdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique car leurs besoins de puissance peut être décalé en dehors des plages temporelles où lesdits moyens de commutation électroniques, et le cas échéant où lesdits moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques consomment de l'énergie. Un tel ordonnancement des périodes de consommation des ressources internes de l'invention permet de réduire la puissance, l'encombrement et le coût desdits moyens pour alimenter les ressources internes du dispositif. Le programme exécuté par le microcontrôleur est agencé en fonction des variantes de moyens de commutation mises en oeuvre. Le choix de moyens de commutation bistables est avantageusement complété par l'ajout de moyens pour détecter si leur état est ouvert ou passant de sorte à modifier le programme exécuté par le microcontrôleur en conséquence le cas échéant. Des moyens de détection placés entre les moyens de commutation électroniques et la charge de l'au moins un appareil peuvent en outre détecter une panne partielle des moyens de commutation électroniques n'affectant qu'une des deux alternances. Lorsque tel est le cas, le programme exécuté dans ledit microcontrôleur met l'au moins un appareil en sécurité en mettant à l'état passant les moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques. Le dispositif peut alors continuer à fonctionner dans un mode dégradé dans lequel les moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques sont maintenus à l'état passant et le pilotage de l'alimentation de l'au moins un appareil se fait exclusivement par le biais desdits des moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Des moyens, comme par exemple un voyant, sont avantageusement prévus pour informer l'utilisateur du fait que le système selon l'invention fonctionne désormais dans un mode dégradé qui n'offre plus tous les avantages de l'invention mais qui reste néanmoins globalement fonctionnel. Il est en outre prévu dans l'invention qu'au moins un moyen de commutation électromécanique pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique soient bistables de sorte à ne pas consommer d'énergie pour leur maintien à l'état ouvert ou passant mais seulement lors des changements d'états. Par exemple des relais à mémoire magnétique pouvant être mis à l'état passant ou ouvert par une impulsion dans une bobine à polarité réversible ou dans une par parmi deux bobines séparées sont particulièrement appropriés pour limiter la consommation propre moyenne du dispositif selon l'invention.For the protection against overvoltages, such an implementation is particularly advantageous with respect to the use of dedicated components such as gas dischargers in that no additional component is necessary. For the ignition voltage to be within the useful range, regardless of the humidity level of the ambient air, preferably with an inter-electrode distance of more than one millimeter for ease of manufacture with the usual methods, it is planned to use the peak effect. Thus tip-shaped electrodes are etched opposite each other on the one or the other side of a total or partial recess of the insulator of the printed circuit, the end of the tips of the electrodes being not covered with an insulating varnish for allow ionization of the surrounding air. For overcurrent protection, such an implementation is more economical and less congested compared to the use of a fuse component. The very wide tolerance on the intensity of rupture and the end of life or the repair of the device implied by this solution, the reserve - 9 - preferentially to an ultimate protection against a major failure likely to cause an ignition of the device. The device according to the invention further comprises electromechanical switching means capable of short-circuiting said electronic switching means, these additional electromechanical switching means being appropriately managed by the program executed by said microcontroller. The short-circuiting of the electronic switching means by electromechanical switching means is advantageous in that it makes it possible to avoid having to equip the semiconductors with a heat sink, which allows a saving in cost and substantial bulk, in particular Particularly when using a triac which is characterized by a potential difference across its terminals of the order of 1.5V in the on state which generates a significant heat dissipation as soon as the at least one device accumulates a power of several hundred watts. In addition, the short-circuiting protects potentially destructive effects for the at least one device of a residual mono-alternation switching in the event of partial failure of the electronic switching means. The invention provides that said microcontroller controls said electronic switching means and the additional electromechanical switching means of short-circuiting so as to benefit from the cumulative advantages of the two categories of switching means while avoiding their respective disadvantages. Thus the electronic switching means provide the initial phase and the final phase of the supply of electrical energy to the at least one device, this advantageously in synchronism with a suitable sinusoidal signal. The additional electromechanical switching means of short-circuiting ensure a direct continuity between the supply circuits of the at least one device and the electrical installation. This setting in direct continuity being free of any non-linearity generating harmonic, energy loss and fragile circuits likely to fail completely, or worse, partially on one of the two alternations. In addition, electronic switching means judiciously chosen in the context of the implementation of the invention, offer a large capacity of flow of the inrush current at the power of the at least one device during the first alternations of the supply voltage of the electrical installation before reaching a critical internal temperature of the semiconductor which makes the combination of the two categories of switching means particularly efficient and effective. The invention provides that at least one of the electromechanical switching means used is monostable, in the open state in the rest position. It is also expected that at least one of the electromechanical switching means used is monostable, in the on state in the rest position. This has advantages in certain variants of the invention for example for said electromechanical switching means capable of short-circuiting said electronic switching means. The invention provides that at least one of the electromechanical switching means used in the context of the invention is bistable. This category of electromechanical switching means being characterized by its lack of energy consumption outside periods of short periods of state changes. This category of electromechanical switching means is particularly advantageous for said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation because their power needs can be shifted out of the time ranges where said electronic switching means and where appropriate said electromechanical switching means adapted to short-circuit said electronic switching means consume energy. Such scheduling of consumption periods of the internal resources of the invention makes it possible to reduce the power, the size and the cost of said means for supplying the internal resources of the device. The program executed by the microcontroller is arranged according to the variants of switching means implemented. The choice of bistable switching means is advantageously complemented by the addition of means for detecting whether their state is open or running so as to modify the program executed by the microcontroller accordingly if necessary. Detection means placed between the electronic switching means and the load of the at least one device can further detect a partial failure of the electronic switching means affecting only one of the two alternations. When this is the case, the program executed in said microcontroller puts the at least one device safely by turning on the electromechanical switching means capable of short-circuiting said electronic switching means. The device can then continue to operate in a degraded mode in which the electromechanical switching means capable of short-circuiting said electronic switching means are maintained in the on state and control of the supply of the at least one device is made exclusively by means of said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. Means, for example a light, are advantageously provided to inform the user that the system according to the invention now operates in a degraded mode which no longer offers all the advantages of the invention but which nevertheless remains globally functional . It is furthermore provided in the invention that at least one electromechanical switching means for connecting or disconnecting the electronic switching means of the electrical installation is bistable so as not to consume energy to maintain them in the state open or passing but only during state changes. For example magnetic memory relays that can be turned on or off by a pulse in a reversible polarity coil or in one of two separate coils are particularly suitable for limiting the average eigenvice of the device according to the invention.
Le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens pour détecter l'état ouvert et l'état passant d'au moins un moyen de commutation électromécanique bistable de sorte à modifier le programme exécuté par le microcontrôleur en conséquence le cas échéant. La détection de l'état ouvert ou passant des moyens de commutation bistables permet au microcontrôleur par exemple de restaurer un état fonctionnel entièrement déterminé à la mise sous tension du dispositif selon l'invention. La mise sous tension du dispositif impliquant une reprise de l'exécution du programme du microcontrôleur à partir des conditions initiales (RESET en langue anglaise). Par exemple pour reprendre l'exécution du procédé de commutation visant la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil à partir d'un état -12- resté passant des moyens bistables après une coupure d'électricité dans le réseau de distribution. A l'inverse, une autre variante de mise en oeuvre de l'invention peut être de replacer inconditionnellement les moyens de commutation électromécaniques bistables à l'état ouvert lorsque qu'ils sont détectés comme étant à l'état passant à la mise sous tension du dispositif. La détection de l'état ouvert ou passant des moyens de commutation bistables permet aussi au microcontrôleur par exemple de répéter ou d'augmenter la durée d'une impulsion de commande de changement d'état qui n'aurait pas provoqué le changement d'état attendu, ceci dans le cadre d'un procédé d'optimisation de la consommation énergétique propre du dispositif. Si des moyens pour synchroniser des instants de commutation des moyens de commutation électroniques relativement à un signal alternatif sont mis en oeuvre dans le dispositif selon l'invention, il est avantageux d'utiliser tout ou partie de ces mêmes moyens pour détecter l'état ouvert et l'état passant d'au moins un moyen de commutation électromécanique bistable, l'inverse étant prévu aussi. Le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens pour augmenter la puissance délivrée par lesdits moyens pour alimenter les ressources internes du dispositif lorsqu'au moins un moyen de commutation électromécanique pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique est à l'état passant. Cette caractéristique technique de l'invention vise à limiter la consommation propre du dispositif lorsque la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil est arrêtée. L'invention est mise en oeuvre avantageusement de sorte que la puissance fournie par lesdits moyens pour alimenter les ressources internes du dispositif soit limitée à la puissance nécessaire pour alimenter les seules fonctions du dispositif qui sont utiles lorsque la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil est arrêtée. En pratique il s'agit par exemple de fournir seulement la puissance nécessaire pour l'alimentation du microcontrôleur, qui sera avantageusement placé dans l'un de ses modes de fonctionnement à faible consommation, et pour la mise à l'état passant desdits moyens de commutation électromécaniques pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Lorsque ces derniers sont mis à l'état passant, le dispositif selon l'invention est prévu pour que lesdits moyens pour alimenter les ressources - 13 - internes du dispositif soient capables de fournir le supplément de puissance nécessaire pour la mise à l'état passant desdits moyens de commutation électroniques ainsi que, le cas échéant, pour permettre les changements d'état appropriés desdits moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques. Un autre aspect de l'invention est un système pour piloter l'alimentation d'au moins un appareil comprenant un dispositif de commutation améliorée, des moyens matériels et au moins un programme additionnels spécifiques à l'utilisation du système. Le programme additionnel est avantageusement exécuté par ledit microcontrôleur mais on ne sort pas du cadre de l'invention s'il est exécuté dans un autre microcontrôleur ayant une liaison fonctionnelle avec ledit microcontrôleur, par exemple par une sortie de l'autre microcontrôleur connectée à une entrée dudit microcontrôleur pour piloter l'état du dispositif.The device according to the invention further comprises means for detecting the open state and the on state of at least one electromechanical bistable switching means so as to modify the program executed by the microcontroller accordingly if necessary. The detection of the open or passing state of the bistable switching means enables the microcontroller, for example, to restore a fully determined functional state when the device according to the invention is turned on. The powering up of the device involving a resumption of the execution of the microcontroller program from the initial conditions (RESET in English). For example, to resume the execution of the switching process for supplying electrical energy to the at least one apparatus from a state that has remained passing bistable means after a power failure in the distribution network . Conversely, another variant embodiment of the invention may be to unconditionally replace the bistable electromechanical switching means in the open state when they are detected as being in the on state at power up. of the device. The detection of the open or running state of the bistable switching means also allows the microcontroller for example to repeat or increase the duration of a change of state control pulse which would not have caused the change of state expected, as part of a method of optimizing the own energy consumption of the device. If means for synchronizing switching times of the electronic switching means relative to an alternating signal are implemented in the device according to the invention, it is advantageous to use all or part of these same means to detect the open state and the passing state of at least one bistable electromechanical switching means, the reverse being provided as well. The device according to the invention further comprises means for increasing the power delivered by said means for supplying the internal resources of the device when at least one electromechanical switching means for connecting or disconnecting the electronic switching means of the electrical installation is in the passing state. This technical feature of the invention aims to limit the own consumption of the device when the supply of electrical energy to the at least one device is stopped. The invention is advantageously implemented so that the power supplied by said means for supplying the internal resources of the device is limited to the power required to power the only functions of the device that are useful when the supply of electrical energy to the device. at least one device is stopped. In practice it is for example to provide only the power necessary for the power supply of the microcontroller, which will advantageously be placed in one of its modes of operation with low power consumption, and for the putting into the on state of said means of electromechanical switching for connecting or disconnecting the electronic switching means of the electrical installation. When these are put in the on state, the device according to the invention is provided so that said means for supplying the internal resources of the device are capable of providing the extra power necessary for the setting in state said electronic switching means and, if appropriate, to allow the appropriate changes of state of said electromechanical switching means able to short circuit said electronic switching means. Another aspect of the invention is a system for controlling the supply of at least one apparatus comprising an improved switching device, hardware means and at least one additional program specific to the use of the system. The additional program is advantageously executed by said microcontroller but it is not beyond the scope of the invention if it is executed in another microcontroller having a functional link with said microcontroller, for example by an output of the other microcontroller connected to a microcontroller. input of said microcontroller to control the state of the device.
Le système selon l'invention étant un appareil complet qui comprend en son sein le dispositif de commutation améliorée selon l'invention. Le système ainsi formé étant un objet industrialisable apte à fournir un ou plusieurs services en rapport avec les besoins d'un utilisateur. Le système selon l'invention prévoit en outre que les moyens matériels additionnels sont des moyens de mesure donnant une information représentative de la puissance consommée par tout ou partie de l'au moins un appareil, des moyens pour commander l'alimentation de l'au moins un appareil, le programme additionnel exécuté par le microcontrôleur maintenant inconditionnellement l'alimentation de l'au moins un appareil pendant un premier temps prédéterminé à partir de la détection de la commande d'alimentation, et maintenant l'alimentation de l'au moins un appareil tant que la puissance consommée par au moins un appareil alimenté est supérieure à un premier seuil prédéterminé, le programme additionnel arrêtant automatiquement l'alimentation de l'au moins un appareil quand la puissance consommée est inférieure à un second seuil prédéterminé pendant un second temps prédéterminé. Le système ainsi formé est un appareil dit « coupe-veille » disposant de capacités de commutation améliorées qui sont intrinsèquement plus fiables et mieux aptes à protéger l'au moins un appareil. Ceci est d'autant plus important que l'au moins un appareil est - 14 - souvent constitué d'un ou de plusieurs équipements audiovisuels ou informatiques couteux. Le système selon l'invention prévoit en outre que les moyens matériels additionnels sont des moyens pour recevoir au moins un ordre de commande à distance, le programme additionnel exécuté par le microcontrôleur assurant la détermination de la consigne de pilotage de l'alimentation de l'au moins un appareil en fonction de l'ordre de commande à distance reçu. Les appareils télécommandables sont d'autant plus appropriés à la mise en oeuvre de l'invention qu'ils sont généralement appelés à réaliser de fréquentes commutations de l'alimentation de l'au moins un appareil. Dès lors, la fiabilité et l'innocuité de la commutation est un enjeu d'importance auquel l'invention apporte une réponse efficace. Un autre aspect de l'invention est un procédé associé à un dispositif de commutation améliorée selon l'invention. Le procédé, différencié selon le sens de la transition entre les deux états stables du dispositif, comprend, pour le passage de l'état où le dispositif ne fournit pas d'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il lui fournit de l'énergie électrique pour une durée indéterminée, les étapes successives de : - mise à l'état passant desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique, lesdits moyens de commutation électroniques étant à l'état ouvert; - mise à l'état passant des moyens de commutation électroniques; et; pour le passage de l'état où le dispositif fournit de l'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il ne lui fournit pas d'énergie électrique pour une durée indéterminée, les étapes successives de: mise à l'état ouvert des moyens de commutation électroniques, lesdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique étant à l'état passant; - mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. - 15 - Le procédé selon l'invention comprend en effet les étapes nécessaires à la gestion appropriée des moyens compris dans le dispositif pour assurer le passage d'un des deux états stables du dispositif à l'autre. Le dispositif selon l'invention étant à priori apte à rester pour une durée indéterminée dans chacun de ses deux états stables qui sont atteints à l'issue de la dernière étape du procédé relatif à chaque transition. Les étapes intermédiaires du procédé, le cas échéant, ont des durées déterminées. Par exemple pour fournir de l'énergie électrique à l'au moins un appareil par l'intermédiaire de moyens de commutation électroniques dimensionnés pour ne transmettre la puissance que pendant les premières et/ou pendant les dernières alternances où il s'agit de synchroniser les commutations avec respectivement le passage à zéro de la tension d'alimentation de l'au moins un appareil et avec le passage à zéro du courant circulant dans ce dernier. Des temps de pause ayant des durées prédéterminées appropriées, par exemple de quelques demi-alternances ou de quelques alternances, sont prévus entre des étapes du procédé pour attendre la stabilisation des tensions et des courants après des commutations, pour synchroniser les commutations au passage à zéro de tensions ou de courants alternatifs et/ou pour fournir à l'au moins un appareil une alimentation en nombre pair de demi-alternances.The system according to the invention is a complete apparatus which comprises within it the improved switching device according to the invention. The system thus formed being an industrializable object capable of providing one or more services in relation to the needs of a user. The system according to the invention further provides that the additional material means are measuring means giving information representative of the power consumed by all or part of the at least one device, means for controlling the power supply of the device. least one device, the additional program executed by the microcontroller now unconditionally powering the at least one device for a predetermined first time from the detection of the power control, and now feeding the at least a device as long as the power consumed by at least one powered device is greater than a first predetermined threshold, the additional program automatically stopping the supply of the at least one device when the power consumed is less than a second predetermined threshold during a second predetermined threshold predetermined time. The system thus formed is a so-called "watch-breaker" device with improved switching capabilities that are intrinsically more reliable and better able to protect the at least one device. This is all the more important since the at least one device is often made up of one or more expensive audiovisual or computer equipment. The system according to the invention further provides that the additional hardware means are means for receiving at least one remote control command, the additional program executed by the microcontroller for determining the control setpoint of the power supply of the at least one device according to the received remote control command. The remote controllable devices are all the more appropriate for the implementation of the invention that they are generally called to perform frequent switching of the supply of the at least one device. Therefore, the reliability and safety of switching is an issue of importance to which the invention provides an effective response. Another aspect of the invention is a method associated with an improved switching device according to the invention. The method, differentiated according to the direction of the transition between the two stable states of the device, comprises, for the transition from the state in which the device does not supply electrical energy to the at least one device, to the state where it provides it with electrical energy for an indefinite period, the successive steps of: - putting into the on state of said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation, said switching means electronic being in the open state; - putting the electronic switching means in the on state; and; for the transition from the state in which the device supplies electrical energy to the at least one device, to the state where it does not supply it with electrical energy for an indefinite period of time, the successive steps of: the open state of the electronic switching means, said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation being in the on state; - The open state of said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. The method according to the invention in fact comprises the steps necessary for the appropriate management of the means included in the device to ensure the passage of one of the two stable states of the device to the other. The device according to the invention is a priori able to remain for an indefinite period in each of its two stable states which are reached at the end of the last step of the process relating to each transition. The intermediate steps of the process, if any, have defined durations. For example to supply electrical power to the at least one device via electronic switching means sized to transmit the power only during the first and / or during the last alternations when it comes to synchronize the switching with respectively the zero crossing of the supply voltage of the at least one device and the zero crossing of the current flowing in the latter. Pausing times having appropriate predetermined durations, for example of a few half-cycles or a few alternations, are provided between steps of the method to wait for the stabilization of the voltages and currents after switching, to synchronize the switching at the zero crossing alternating voltages or currents and / or to supply the at least one apparatus with an even number of half-wave power supply.
Il est prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre, pour le passage de l'état où le dispositif ne fournit pas d'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il lui fournit de l'énergie électrique pour une durée indéterminée, - une étape de mise à l'état passant des moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques après un troisième temps prédéterminé de mise à l'état passant desdits moyens de commutation électroniques; et; pour le passage de l'état où le dispositif fournit de l'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il ne lui fournit pas d'énergie électrique pour une durée indéterminée, une étape de mise à l'état ouvert des moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques, lesdits moyens de commutation électroniques étant alors à l'état passant, pendant un quatrième temps -16- prédéterminé avant la fin de la mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électroniques. Il est prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre au moins une étape pour gérer de manière appropriée des moyens de commutation électromécaniques bistables. En effet, dans le cas où tout ou partie des moyens de commutation électromécaniques mis en oeuvre sont de type bistable, comme par exemple un relais bistable à une ou à deux bobines, il est prévu qu'au moins une étape supplémentaire soit ajoutée pour piloter l'au moins un composant bistable de manière appropriée en vue de mettre en oeuvre les étapes du procédé décrites précédemment. L'au moins une étape supplémentaire concerne par exemple l'état initial des moyens de commutation électromécaniques bistables à la mise sous tension du dispositif et/ou tout changement d'état des moyens de commutation électromécaniques bistables. L'au moins une étape supplémentaire est par exemple un test de l'état ouvert ou passant des moyens de commutation électromécaniques bistables et, le cas échéant, la génération d'au moins une impulsion pour placer les moyens de commutation bistables dans l'état fonctionnel attendu. Il est prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre au moins une étape de synchronisation des instants de commutation relativement à un signal alternatif. Par exemple, les instants des commutations des moyens de commutation électroniques de l'état ouvert à l'état passant se font avantageusement au passage au zéro de la tension de l'installation électrique ou à des instants où cette tension alternative a une valeur de faible amplitude, par exemple une valeur inférieure à 24V; Les instant des commutations des moyens de commutation électroniques de l'état passant à l'état ouvert se font avantageusement au passage au zéro du courant alternatif circulant dans l'au moins un appareil, ou à des instants où ce courant alternatif a une valeur de faible amplitude, ou encore comme dans le cas du passage de l'état ouvert à l'état passant, en synchronisme avec le passage à zéro de la tension de l'installation électrique. Par ailleurs l'alimentation de l'au moins un appareil se fera avantageusement par périodes entières de la tension alternative de l'installation électrique. L'invention prévoit que le procédé comprenne en outre au moins une étape de temporisation intermédiaire entre deux étapes successives pour permettre - 17 - aux tensions de se stabiliser, le cas échéant aux courants de s'établir, ou à une réserve d'énergie de se reconstituer avant de changer l'état d'au moins un des moyens de commutation mis en oeuvre. En effet, l'ajout d'au moins une étape de temporisation d'une durée prédéterminée entre des étapes consécutives du procédé permet de limiter les stress subis par les composants de commutation et/ou par l'au moins un appareil alimenté par le dispositif. Ce raffinement de l'invention favorise la longévité du dispositif. Il s'agit de tenir compte des temps d'établissement nécessaires des moyens de commutation mis en oeuvre ainsi que des temps nécessaires aux circuits électriques pour atteindre des états électriques stabilisés pour que les commutations soient réalisées en dehors des régimes transitoires. Cette au moins une étape est mise en oeuvre dans le programme du microcontrôleur par exemple par l'exécution d'une temporisation dont l'arrivée à échéance conditionne le passage à l'étape suivante. Sa durée est déterminée lors de la conception du dispositif en fonction des caractéristiques techniques des composants mis en oeuvre et le cas échéant de l'au moins un appareil à alimenter. Par exemple, l'au moins une temporisation utilisera avantageusement la demi-alternance ou l'alternance complète de la tension alternative de l'installation électrique en tant que base de temps pour que les actions qui en découlent soient directement synchronisées sur le passage à zéro de la tension alternative de l'installation électrique. Les ordres de grandeur des durées de temporisation vont de quelques demi-alternances à plusieurs centaines d'alternances. Les plus longues durées de temporisation sont nécessaires par exemple pour recharger un condensateur réservoir compris dans le sous-ensemble d'alimentation 4 dont le rôle est d'accumuler l'énergie nécessaire pour répondre à l'appel de courant des bobines des moyens de commutation électromécanique en limitant la puissance moyenne du sous-ensemble d'alimentation 4. Par exemple, l'ajout d'étapes de temporisations dans le procédé selon l'invention peut donner lieu à l'ordonnancement d'étapes suivant : Pour le passage de l'état où le dispositif ne fournit pas d'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il lui fournit de l'énergie électrique pour une durée indéterminée, les étapes successives de : - mise à l'état passant desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation -18- électroniques de l'installation électrique, lesdits moyens de commutation électroniques étant à l'état ouvert; mise à l'état passant des moyens de commutation électroniques après un cinquième temps prédéterminé à l'état ouvert faisant suite à la mise à l'état passant des moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique; et; pour le passage de l'état où le dispositif fournit de l'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il ne lui fournit pas d'énergie électrique pour une durée indéterminée, les étapes successives de: mise à l'état ouvert des moyens de commutation électroniques pendant un sixième temps prédéterminé avant la mise à l'état ouvert des moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique; mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique.It is provided that the method according to the invention further comprises, for the passage of the state where the device does not provide electrical energy to the at least one device, to the state where it provides him with the electrical energy for an indefinite period, - a step of turning on the electromechanical switching means capable of short-circuiting said electronic switching means after a third predetermined time of putting said electronic switching means in the on state; and; for the transition from the state in which the device supplies electrical energy to the at least one device, to the state where it does not supply it with electrical energy for an indefinite period of time, a setting step open state of the electromechanical switching means adapted to short-circuit said electronic switching means, said electronic switching means then being in the on state, for a fourth predetermined time before the end of the open state said electronic switching means. It is expected that the method according to the invention further comprises at least one step for appropriately managing electromechanical bistable switching means. Indeed, in the case where all or part of the electromechanical switching means used are bistable type, such as a bistable relay with one or two coils, it is expected that at least one additional step is added to control the at least one bistable component suitably for carrying out the process steps described above. The at least one additional step concerns, for example, the initial state of the electromechanical switching means which is bistable when the device is energized and / or any change of state of the electromechanical bistable switching means. The at least one additional step is for example an open state test or passing electromechanical bistable switching means and, where appropriate, the generation of at least one pulse to place the bistable switching means in the state expected functional. It is expected that the method according to the invention further comprises at least one step of synchronizing the switching times relative to an alternating signal. For example, the instants of the switching of the electronic switching means from the open state to the on state are advantageously at the zero crossing of the voltage of the electrical installation or at times when this alternating voltage has a low value. amplitude, for example a value less than 24V; The instant of the switching of the electronic switching means of the state passing to the open state is advantageously carried out at the zero crossing of the alternating current flowing in the at least one apparatus, or at times when this alternating current has a value of low amplitude, or as in the case of the transition from the open state to the on state, in synchronism with the zero crossing of the voltage of the electrical installation. Moreover, the power supply of the at least one device will be advantageously for whole periods of the AC voltage of the electrical installation. The invention provides that the method further comprises at least one intermediate time step between two successive steps to allow the tensions to stabilize, where appropriate to the currents to be established, or to a reserve of energy of reconstitute before changing the state of at least one of the switching means implemented. Indeed, the addition of at least one delaying step of a predetermined duration between consecutive steps of the method makes it possible to limit the stresses experienced by the switching components and / or by the at least one device powered by the device . This refinement of the invention promotes the longevity of the device. It is a question of taking into account the necessary establishment times of the switching means used as well as the time required for the electric circuits to reach stabilized electrical states so that the commutations are carried out outside the transient regimes. This at least one step is implemented in the program of the microcontroller for example by the execution of a time-out whose expiry conditions the passage to the next step. Its duration is determined during the design of the device according to the technical characteristics of the components used and if necessary the at least one device to supply. For example, the at least one timer will advantageously use the half-alternation or full alternation of the AC voltage of the electrical installation as a time base so that the actions that result are directly synchronized to the zero crossing. the AC voltage of the electrical installation. The orders of magnitude of the delay times range from a few half-waves to several hundred alternations. The longest delay times are necessary, for example, to recharge a tank capacitor included in the supply subassembly 4 whose role is to accumulate the energy required to respond to the current draw of the coils of the switching means. electromechanical by limiting the average power of the supply subassembly 4. For example, the addition of delay stages in the method according to the invention can give rise to the following scheduling steps: For the passage of the a state in which the device does not supply electrical energy to the at least one device, in the state where it supplies it with electrical energy for an indefinite period of time, the successive stages of: - putting in the on state said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation, said electronic switching means being in the state open; switching on the electronic switching means after a fifth predetermined time in the open state following the turning on of the electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the installation electric; and; for the transition from the state in which the device supplies electrical energy to the at least one device, to the state where it does not supply it with electrical energy for an indefinite period of time, the successive steps of: the open state of the electronic switching means for a sixth predetermined time before the open state of the electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation; setting said electromechanical switching means arranged in the open state to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation.
Il est prévu que le procédé selon l'invention comprenne en outre, pour le passage de l'état où le dispositif ne fournit pas d'énergie électrique à l'au moins un appareil, à l'état où il lui fournit de l'énergie électrique pour une durée indéterminée, une étape d'interruption de l'état passant desdits moyens de commutation électroniques à certains instants pendant la phase initiale de mise sous tension de l'au moins un appareil. Il s'agit d'exploiter les capacités de commutation rapide et de commutation pouvant être synchronisés des moyens de commutation électroniques pour réduire l'amplitude de l'appel de courant de certaines charges à leur mise sous tension par étalement dans le temps. Il s'agit par exemple d'appareils comprenant un circuit magnétique susceptible de saturation en régime transitoire ou qui présentent à leur entrée d'alimentation électrique une impédance fortement capacitive comme ceux dont l'alimentation à découpage est précédée d'un filtre en rr comprenant des condensateurs de forte valeur. L'invention prévoit de supprimer des alternances entières, dans le cadre d'un rapport cyclique alternance fournie / alternance supprimée qui est fixe ou -19- progressif pendant les premiers cycles suivant la mise à l'état passant des moyens de commutation. Avantageusement les cycles sont fournis ou supprimés lors de leur passage au zéro. L'invention prévoit aussi de limiter le courant initial à la mise sous tension par variation appropriée de l'angle de phase, les portions d'alternances étant avantageusement commutées de manière symétrique pour une alternance donnée de la tension de l'installation électrique. Toutes les applications du procédé selon l'invention sont comprises dans le cadre de l'invention, cela étant, l'application du procédé est particulièrement pertinente dans le cadre des applications suivantes : - pour économiser de l'énergie par la réduction de la consommation électrique en veille d'au moins un appareil. - pour piloter des charges de puissance dans une installation électrique résidentielle ou professionnelle dans le cadre de la gestion du réseau de distribution d'énergie électrique. - Pour gérer la programmation horaire du fonctionnement d'appareils. pour télécommander au moins un appareil dans une installation électrique résidentielle ou professionnelle dans le cadre d'automatismes en lien avec la gestion du confort et/ou de l'énergie. pour réduire la consommation en veille tout en améliorant la fiabilité d'un téléviseur ou d'un ordinateur et en réduisant le risque d'incendie en cas de défaillance de l'appareil, dans le cadre d'une mise en oeuvre de l'invention, non pas comme dans les exemples précédents sous la forme d'un accessoire indépendant mais sous une forme intégrée dans l'appareil lui même. Brève description des dessins D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre nullement limitatifs, et des dessins annexés où, La figure 1 illustre une première variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 2 illustre une seconde variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 3 illustre des moyens de protection selon l'invention. La figure 4 illustre une variante du dispositif selon l'invention.It is provided that the method according to the invention further comprises, for the passage of the state where the device does not provide electrical energy to the at least one device, to the state where it provides him with the electrical energy for an indefinite period, a step of interrupting the on state of said electronic switching means at certain times during the initial power-up phase of the at least one device. It is to exploit the fast switching and switching capabilities that can be synchronized electronic switching means to reduce the amplitude of the current draw of certain loads at power on by spreading over time. These are, for example, devices comprising a magnetic circuit capable of saturation under transient conditions or which have at their power supply input a highly capacitive impedance, such as those whose switching power supply is preceded by a filter comprising capacitors of high value. The invention provides for eliminating entire half-waves, in the context of a cyclic alternating ratio provided / suppressed alternation which is fixed or progressive during the first cycles after the switching means are turned on. Advantageously, the cycles are provided or deleted during their passage to zero. The invention also provides for limiting the initial current to powering up by appropriate variation of the phase angle, the alternating portions advantageously being switched symmetrically for a given alternation of the voltage of the electrical installation. All the applications of the process according to the invention are included within the scope of the invention, that being so, the application of the method is particularly relevant in the context of the following applications: to save energy by reducing consumption electric standby of at least one device. - to control power loads in a residential or professional electrical installation as part of the management of the electrical energy distribution network. - To manage the time programming of the operation of devices. for remotely controlling at least one apparatus in a residential or professional electrical installation in the context of automation systems related to comfort and / or energy management. to reduce standby power while improving the reliability of a television or computer and reducing the risk of fire in case of failure of the apparatus, in the context of an implementation of the invention , not as in the previous examples in the form of an independent accessory but in a form integrated into the device itself. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features of the invention will appear on examining the detailed description of non-limiting embodiments, and the accompanying drawings in which FIG. 1 illustrates a first alternative embodiment of FIG. the invention. Figure 2 illustrates a second variant of implementation of the invention. FIG. 3 illustrates protection means according to the invention. FIG. 4 illustrates a variant of the device according to the invention.
La figure 5 illustre une variante de système selon l'invention. -20- La figure 6 illustre la forme externe du système illustré par la figure 5. La figure 7 illustre une autre forme externe d'un système selon l'invention. La figure 8 illustre une première variante de procédé selon l'invention. La figure 9 illustre une seconde variante de procédé selon l'invention.FIG. 5 illustrates a variant of the system according to the invention. FIG. 6 illustrates the external form of the system illustrated in FIG. 5. FIG. 7 illustrates another external form of a system according to the invention. FIG. 8 illustrates a first variant of the method according to the invention. FIG. 9 illustrates a second variant of the method according to the invention.
Description détaillée des figures et des modes de réalisation D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs : La figure 1 illustre une première variante de mise en oeuvre de l'invention dans laquelle le dispositif 1 de commutation amélioré pour fournir ou pas de l'énergie électrique à au moins un appareil 2 est mis en oeuvre de la manière la plus simple en utilisant un nombre réduit de composants. Cette variante minimale du dispositif 1 selon l'invention comprend une connexion à l'installation électrique 3, un sous-ensemble d'alimentation basse tension 4 pour alimenter les ressources internes du dispositif à partir de la tension alternative de l'installation électrique. Les ressources internes du dispositif sont un microcontrôleur 5 comprenant une mémoire de programme 6 contenant un programme 7 exécuté par ledit microcontrôleur pour gérer de manière appropriée les moyens du dispositif selon l'invention en fonction d'une consigne déterminant l'état du dispositif. Les deux états possibles du dispositif sont la fourniture d'énergie électrique à l'au moins un appareil et la non-fourniture d'énergie électrique à ce dernier. Des moyens 8 pour recevoir la consigne sont par exemple une sortie d'un programme d'application externe à l'invention mais exécuté dans le même microcontrôleur que le procédé selon l'invention. Il est prévu aussi que les moyens pour recevoir la consigne soient une ligne d'entrée-sortie du microcontrôleur ou tout autre moyen d'interface interne ou externe au microcontrôleur permettant de recevoir la consigne de pilotage du dispositif de moyens matériels et/ou programmatiques internes ou externes.DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES AND EMBODIMENTS Other features and advantages of the invention will become apparent from the following description. In the accompanying drawings given by way of non-limiting examples: FIG. 1 illustrates a first variant embodiment of the invention in which the improved switching device 1 for providing or not supplying electrical energy to at least one apparatus 2 is implemented in the simplest way using a reduced number of components. This minimum variant of the device 1 according to the invention comprises a connection to the electrical installation 3, a subset of low voltage power supply 4 for supplying the internal resources of the device from the AC voltage of the electrical installation. The internal resources of the device are a microcontroller 5 comprising a program memory 6 containing a program 7 executed by said microcontroller to appropriately manage the means of the device according to the invention as a function of an instruction determining the state of the device. The two possible states of the device are the supply of electrical energy to the at least one device and the non-supply of electrical power thereto. Means 8 for receiving the setpoint are for example an output of an application program external to the invention but executed in the same microcontroller as the method according to the invention. It is also expected that the means for receiving the setpoint is an input-output line of the microcontroller or any other means of interface internal or external to the microcontroller for receiving the control set of the device of hardware and / or internal programmatic means or external.
Des moyens de commutation électromécaniques 9 prenant la forme par exemple d'un relais électromécanique sont agencés pour connecter ou pour déconnecter les moyens de commutation électroniques 10 de l'installation électrique 3. Les moyens de commutation électroniques 10 sont par exemple -21- un relais statique à base de triac, de thyristors, de GTO, de MOSfet ou de tout autre type ou combinaison de semi-conducteurs de puissance. La figure 2 illustre une seconde variante de mise en oeuvre de l'invention dans laquelle le dispositif 1 de commutation amélioré pour fournir ou pas de l'énergie électrique à au moins un appareil 2 est mis en oeuvre d'une manière plus sophistiquée. On retrouve dans cette variante la connexion à l'installation électrique 3, un sous-ensemble d'alimentation basse tension 4, le microcontrôleur 5 comprenant une mémoire de programme 6 contenant le programme du dispositif 7, les moyens 8 pour recevoir la consigne de pilotage du dispositif. Les moyens de commutation électromécaniques 9a et 9b offrent une déconnection complète des moyens situés en aval grâce à un contact pour les déconnecter de chacun des deux pôles de l'alimentation électrique monophasée. La déconnexion des deux pôles d'alimentation renforce l'aptitude du dispositif selon l'invention à protéger les moyens de commutation électroniques 10 et l'au moins un appareil à qui il fournit ou pas de l'énergie électrique vis-à-vis notamment de surtensions qui peuvent apparaitre entre le pôle non déconnecté et la terre. Ceci surtout si le pôle non déconnecté dans une variante à un contact s'avère être la phase de l'installation électrique. La figure 2 illustre la possibilité d'utiliser deux moyens de commutation électromécaniques distincts 9a et 9b pilotés séparément mais bien entendu, des moyens de commutation électromécaniques à une commande et deux contacts séparés tels d'un relais bipolaire sont aussi utilisables. Des moyens 11 constitués par exemple d'un pont diviseur et de diodes de protection permettent au microcontrôleur de recevoir sur une entrée appropriée la tension d'alimentation de l'installation électrique après les moyens électromécaniques pour déconnecter les moyens de commutation électroniques. L'entrée appropriée peut être selon les variantes de mise en oeuvre, une entrée de convertisseur analogique numérique, une entrée d'interruption, l'entrée d'un comparateur ou une entrée-sortie banalisée. Cette information permet au microcontrôleur de synchroniser l'instant de la mise à l'état passant des moyens de commutation électroniques 10 avec le passage à zéro de la tension de l'installation électrique. Dans le cas où les moyens de commutation électromécaniques 9a et 9b sont de type bistable, cette information permet en outre au microcontrôleur de connaitre leur état effectif passant ou ouvert et d'agir en - 22 - conséquence le cas échéant. Des moyens de commutation électromécaniques additionnels 12 court-circuitent les moyens de commutation électroniques en dehors des phases transitoires pour protéger ces dernier en dérivant le courant qui les traversait et en annulant la tension à leurs bornes ce qui les met à l'abri de tout excès de courant ou de température et de toute surtension. Des moyens 13, par exemple de même nature que les moyens 11 permettent au microcontrôleur de connaitre l'état effectif des moyens de commutation électroniques et le cas échéant celui des moyens de communication électromécanique les court-circuitant par détection d'une différence de tension avec celle issue des moyens 11 qui est caractéristique de moyens électroniques à l'état passant mais pas court-circuités. Des moyens de protection anti-surtension 14 sont avantageusement placés en amont des moyens de déconnexion électromécaniques. On choisira avantageusement à cet endroit des moyens de protection ne consommant pas d'énergie lorsqu'ils ne sont pas exposés à une surtension. Par exemple des éclateurs à gaz ou des dispositifs à semi-conducteur de type Transil bidirectionnel dimensionnés de manière appropriée. Avantageusement, les moyens de protection 14a placés entre la phase et le neutre de l'alimentation monophasée seront complétés par une protection 14b contre les surtensions de chaque pôle vis-à-vis de la terre. Des fusibles convenablement dimensionnés sont ajoutés en série des composants de protection ou dans les deux lignes d'alimentation le cas échéant. Des moyens de protection complémentaires 15 sont prévus en aval des moyens de déconnexion électromécaniques pour protéger les moyens de commutation électroniques.Electromechanical switching means 9 taking the form of, for example, an electromechanical relay are arranged for connecting or disconnecting the electronic switching means 10 of the electrical installation 3. The electronic switching means 10 are, for example, a relay static based on triac, thyristors, GTO, MOSfet or any other type or combination of power semiconductors. FIG. 2 illustrates a second alternative embodiment of the invention in which the improved switching device 1 for providing or not supplying electrical energy to at least one device 2 is implemented in a more sophisticated manner. In this variant, there is the connection to the electrical installation 3, a low-voltage supply subassembly 4, the microcontroller 5 comprising a program memory 6 containing the program of the device 7, the means 8 for receiving the driving instruction of the device. The electromechanical switching means 9a and 9b provide a complete disconnection of the means downstream through a contact for disconnecting each of the two poles of the single-phase power supply. The disconnection of the two power poles enhances the ability of the device according to the invention to protect the electronic switching means 10 and the at least one device to which it provides or not electrical energy vis-à-vis in particular overvoltages that may appear between the non-disconnected pole and the earth. This is especially true if the non-disconnected pole in an alternative to a contact turns out to be the phase of the electrical installation. FIG. 2 illustrates the possibility of using two separate electromechanical switching means 9a and 9b controlled separately, but of course electromechanical switching means with a control and two separate contacts such as a bipolar relay can also be used. Means 11 consisting for example of a divider bridge and protection diodes allow the microcontroller to receive on a suitable input the power supply voltage of the electrical installation after the electromechanical means for disconnecting the electronic switching means. Depending on the implementation variant, the appropriate input may be an analog digital converter input, an interrupt input, the input of a comparator or an unobtrusive input / output. This information enables the microcontroller to synchronize the instant of the on-state switching electronic means 10 with the zero crossing of the voltage of the electrical installation. In the case where the electromechanical switching means 9a and 9b are bistable type, this information also allows the microcontroller to know their effective state or open and act accordingly if necessary. Additional electromechanical switching means 12 short circuit the electronic switching means outside the transient phases to protect the latter by deriving the current flowing through them and by canceling the voltage at their terminals which makes them immune to any excess current or temperature and any overvoltage. Means 13, for example of the same nature as the means 11, allow the microcontroller to know the actual state of the electronic switching means and, if appropriate, that of the electromechanical communication means short-circuiting them by detecting a voltage difference with that from the means 11 which is characteristic of electronic means in the on state but not short-circuited. Surge protection means 14 are advantageously placed upstream of the electromechanical disconnection means. It is advantageous to choose at this location protection means that do not consume energy when they are not exposed to an overvoltage. For example, suitably dimensioned bidirectional Transil type gas spark gaps or semiconductor devices. Advantageously, the protection means 14a placed between the phase and the neutral of the single phase supply will be supplemented by a protection 14b against the overvoltages of each pole vis-à-vis the earth. Suitably dimensioned fuses are added in series with the protective components or in the two power supply lines if necessary. Complementary protection means 15 are provided downstream of the electromechanical disconnection means for protecting the electronic switching means.
Ces moyens sont de préférence des moyens de protection rapides tels que des semi-conducteurs et/ou des composants de type VDR susceptibles de consommer de l'énergie en fin de vie. L'utilisation de ce type de composant de protection en aval des moyens de déconnexion n'est pas un problème car ils ne sont exposés aux surtensions du réseau électrique et sont susceptibles de consommer de l'énergie en fin de vie que lorsque le dispositif fournit de l'énergie électrique à l'au moins un appareil. Encore plus avantageusement, ces moyens de protection complémentaires susceptibles de voir leur durée de vie consommée par une ou plusieurs expositions à des surtensions de forte énergie sont compris dans une cartouche remplaçable de sorte à étendre la - 23 - durée de vie du dispositif au-delà de celle des composants de protection qu'il comprend. La figure 3 illustre des moyens de protection selon l'invention réalisés par la fonctionnalisation d'un circuit imprimé. Le plus souvent il s'agit du même circuit imprimé que celui qui reçoit les composants électroniques et électromécaniques du dispositif. La figure 3 rassemble deux types de protections, contre les surtensions et contre les surintensités. Cela étant, aucun des deux, l'un ou l'autre ou les deux types de protection peuvent être mis en oeuvre sans sortir du cadre de l'invention. La protection contre les surtensions 14 comprend une fonction éclateur 14a entre les potentiels de phase et de neutre de l'alimentation monophasée et/ou deux fonctions éclateur 14b respectivement entre les potentiels de phase et de terre et entre les potentiels de neutre et de terre. Les fonctions éclateur sont réalisées au moyen d'électrodes 16 situées en vis-à-vis et qui sont réalisées par des gravures appropriées dans une couche conductrice externe du circuit imprimé. L'aptitude à ioniser l'air environnant à partir d'une différence de potentiel donnée qui correspond à une tension d'amorçage, suppose que tout ou partie de la surface 17 des électrodes ne soient pas recouvertes de vernis épargne. L'effet de pointe sera mis à profit pour favoriser l'amorçage de l'éclateur. Ainsi les électrodes de chaque fonction éclateur seront avantageusement gravées sous la forme d'une ou plusieurs paires de pointes en vis-à-vis. L'espace inter-électrode 18 sera une simple zone non conductrice formée du substrat isolant du circuit imprimé. Le fonctionnement de l'éclateur sera cependant amélioré par la création d'un évidement borgne ou débouchant entre les deux électrodes. Un tel évidement étant réalisé par fraisage, il permet en outre de déterminer avec précision la distance inter-électrode qui, dans des conditions environnementales données, notamment de taux d'humidité, détermine la tension d'amorçage de l'éclateur ainsi formé. La protection contre les surintensités 19 comprend une fonction de fusible 19a placée en série dans la ligne d'alimentation de phase et/ou une fonction de fusible 19b placée en série dans la ligne d'alimentation du neutre. Les connexions à la phase et au neutre étant indifférenciées dans la plupart des réseaux électriques, cette différentiation n'est que théorique. Ainsi, une fonction de fusible placée en série dans l'une des deux lignes d'alimentation suffit à assurer la protection recherchée, surtout si l'au moins un appareil n'a -24- pas de connexion à la terre et donc ne peut présenter qu'une surintensité entre phase et neutre. Les fonctions de fusible sont réalisées au moyen de zones conductrices de largeur réduite 19a, 19b, 20a, 20b sur une longueur suffisante, car l'épaisseur des conducteurs est uniforme dans un circuit imprimé. En cas de surintensité manifeste, la zone de largeur réduite se volatilise et ouvre ainsi le circuit électrique. En pratique on pourra calculer la largeur de piste associée à la fonction de fusible pour conduire le courant maximal pouvant circuler en fonctionnement normal dans la charge à 20°C. Il est convenu qu'on peut écouler environ 3 A à 20°C par millimètre de largeur de piste de cuivre d'une épaisseur standard de 35 pm. Cette piste se coupera à une intensité passant soudainement à plusieurs fois cette valeur ce qui correspond bien au type de défaillance brutale contre lequel il s'agit de se protéger. Il est prévu avantageusement de réaliser un « peigne » comprenant plusieurs pistes de largeur adéquate, une seule piste assurant la continuité du circuit lors de la fabrication du circuit imprimé. Les autres pistes 20a, 20b étant des pistes de rechange pouvant être individuellement mises en service selon les besoins par dépôt d'une goutte de soudure à l'étain sur une zone 21a, 21b dépourvue de vernis épargne et prévue à cet effet. La figure 4 illustre une variante de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. On retrouve dans cette variante la connexion à l'installation électrique 3, un sous-ensemble d'alimentation basse tension 4 simple et robuste délivrant une première tension 22, par exemple de 12V ou de 24V pour l'alimentation de moyens de commutation électromécanique standards 9, 12, et une seconde tension 23, par exemple 5V1, pour l'alimentation du microcontrôleur 5. Bien entendu l'homme du métier saura ajouter les composants annexes comme les condensateurs de découplage requis pour un bon fonctionnement du dispositif. Au coeur du dispositif se trouve le microcontrôleur 5 qui gère les ressources du dispositif au moyen d'un logiciel 7 contenu dans sa mémoire de programme 6, d'une mémoire RAM de travail et d'une mémoire non volatile destinée, le cas échéant, au stockage permanent de paramètres de fonctionnement et/ou d'états fonctionnels du dispositif. Le microcontrôleur comprend aussi des interfaces 24 utilisables dans le cadre du dispositif selon l'invention. Ces interfaces sont par exemple des lignes d'entrée-sortie génériques, des entrées d'un convertisseur analogique-numérique, des entrées de générateurs d'interruption ou d'un - 25 - comparateur etc. Des modèles de la famille de microcontrôleurs 8bit AVR d'Atmel, par exemple l'ATtiny44A (marques déposées), ou des modèles de la famille de microcontrôleurs 16bit « MSP430 » de Texas Instrument (marques déposées), sont particulièrement appropriés mais de nombreuses autres références utilisables existent aussi chez d'autres fabricants de semi- conducteurs. Les moyens 8 pour recevoir la consigne de pilotage du dispositif sont du type approprié en fonction du système dans le cadre duquel le dispositif est mis en oeuvre. Les moyens de commutation électromécaniques 9 sont ici de préférence un relais bistable à 2 bobines actionnant au moins un contact 25a pour déconnecter l'au moins un appareil d'un des deux pôles de l'alimentation monophasée. Un relais à 2 contacts 25a, 25b étant préféré pour offrir une déconnection complète des moyens situés en aval de l'alimentation électrique monophasée. Un circuit 11 formé d'un pont diviseur, le cas échéant complété de moyens de protection externes tels que des diodes connectées aux rails d'alimentation, pour protéger l'entrée du microcontrôleur de tout risque d'excursion en dehors de la plage de tension autorisée, permet au microcontrôleur 5 de connaitre l'état ouvert ou passant des contacts du relais bistable et de gérer les impulsions nécessaires à son changement d'état de manière appropriée pour utiliser au mieux la faible quantité d'énergie délivrée par l'alimentation 4. Le circuit 11 est aussi utilisé par le microcontrôleur pour synchroniser le contrôle des moyens de commutation électroniques pour les faire changer d'état à proximité du passage à zéro de la tension de l'installation électrique pour réduire les perturbations conduites et rayonnées et réduire le stress dans les composants de puissance du dispositif et dans ceux de l'alimentation secteur de l'au moins un appareil. Des circuits d'interface 26 à base de transistors bipolaires ou FET qui sont dimensionnés en fonctions des caractéristiques des bobines des moyens de commutation électromécanique, permettent au microcontrôleur de piloter ces derniers par l'intermédiaire de lignes d'entrée- sortie. Dans cet exemple, les moyens de commutation électroniques 10 sont formés d'un triac 27 piloté par un opto-triac 28. Cet arrangement présente l'avantage de découpler les potentiels commutés et ceux issus du microcontrôleur les pilotant. Bien entendu, le triac peut aussi être piloté par l'intermédiaire d'un simple transistor, voir directement par une ligne d'entrée- sortie du microcontrôleur et un autre type de semi-conducteur de puissance -26- qu'un triac peut être utilisé selon le contexte du système dans lequel le dispositif est compris. Dans le cas d'un triac qui présente une différence de potentiel non négligeable à ses bornes à l'état passant ce qui conduit à une dissipation de puissance potentiellement importe pour certaines charges, des moyens de commutation électromécaniques 12 viennent court-circuiter les bornes de puissance du triac après quelques alternances de la tension de l'installation électrique pour protéger le triac et éliminer toute perte d'énergie par effet Joule. Des moyens de protection secondaires 15 sont avantageusement prévus pour protéger les moyens de commutation électroniques de toute excursion dans une zone de tension susceptible de conduire à des amorçages intempestifs et/ou d'entrainer leur destruction. Des moyens 29 écrêtent la tension et absorbe l'énergie correspondante. Selon la technologie du composant ou de l'assemblage de composants 29, un fusible thermique 30 en contact mécanique et thermique avec le composant susceptible de chauffer en fin de vie comme une varistance MOV. Un fusible 31 monté en série avec les charges placées en aval pour les isoler aussi en cas de défaut, est plus approprié lorsque le composant de protection 29 est de type à semi-conducteur comme une diode transil bidirectionnelle, ce type de composant entrant en court-circuit franc par fusion de la jonction lorsque ses capacités d'absorption d'énergie réversibles sont dépassées. Des moyens de protection 14, par exemple réalisés par fonctionnalisation du circuit imprimé tels qu'illustrés par la figure 3 sont avantageusement ajoutés en tête du dispositif immédiatement derrière les moyens de raccordement à l'installation électrique. Des moyens 32 pour connecter l'alimentation d'au moins un appareil sont du type approprié en fonction du contexte du système dans lequel le dispositif est compris. Il peut s'agir d'une ou de plusieurs embases au standard des fiches d'alimentation de l'au moins un appareil. Il peut s'agir aussi de connecteurs spécifiques, de borniers ou de soudures directes des fils d'alimentation de l'au moins un appareil selon que le système contenant le dispositif et l'au moins un appareil sont dans des enveloppes séparées ou non, qu'il s'agit d'appareillage grand public de type « plug and play », d'une installation électrique nécessitant l'intervention d'un électricien ou d'un dispositif et système selon l'invention intégrés à la fabrication dans l'enveloppe d'un appareil.These means are preferably rapid protection means such as semiconductors and / or VDR-type components that can consume end-of-life energy. The use of this type of protection component downstream of the disconnection means is not a problem because they are exposed to overvoltages of the electrical network and are likely to consume energy at the end of life when the device provides electrical energy to the at least one device. Even more advantageously, these additional protection means capable of having their lifetime consumed by one or more exposures to high energy overvoltages are included in a replaceable cartridge so as to extend the life of the device beyond that of the protective components that he understands. FIG. 3 illustrates protection means according to the invention made by the functionalization of a printed circuit. Most often it is the same circuit board that receives the electronic and electromechanical components of the device. Figure 3 brings together two types of protections, against overvoltages and against overcurrents. That being so, neither of the two or both types of protection can be implemented without departing from the scope of the invention. The overvoltage protection 14 comprises a spark gap function 14a between the phase and neutral potentials of the single-phase power supply and / or two spark gap functions 14b respectively between the phase and ground potentials and between the neutral and earth potentials. The spark gap functions are performed by means of electrodes 16 located opposite each other and which are formed by appropriate etchings in an outer conductive layer of the printed circuit. The ability to ionize the surrounding air from a given potential difference that corresponds to a starting voltage assumes that all or part of the surface 17 of the electrodes are not covered with resist varnish. The peak effect will be used to promote the priming of the spark gap. Thus the electrodes of each spark gap function will advantageously be etched in the form of one or more pairs of points vis-à-vis. The inter-electrode space 18 will be a simple non-conductive zone formed of the insulating substrate of the printed circuit. The operation of the spark gap will however be improved by the creation of a blind recess or opening between the two electrodes. Since such a recess is made by milling, it also makes it possible to precisely determine the inter-electrode distance which, under given environmental conditions, in particular of humidity, determines the starting voltage of the spark gap thus formed. The overcurrent protection 19 comprises a fuse function 19a placed in series in the phase supply line and / or a fuse function 19b placed in series in the supply line of the neutral. The phase and neutral connections being undifferentiated in most electrical networks, this differentiation is only theoretical. Thus, a fuse function placed in series in one of the two supply lines is sufficient to provide the desired protection, especially if the at least one device does not have a connection to the ground and therefore can not present an overcurrent between phase and neutral. The fuse functions are realized by means of conductive areas of reduced width 19a, 19b, 20a, 20b over a sufficient length, because the thickness of the conductors is uniform in a printed circuit. In case of obvious overcurrent, the area of reduced width volatilizes and thus opens the electrical circuit. In practice we can calculate the track width associated with the fuse function to drive the maximum current that can flow in normal operation in the load at 20 ° C. It is agreed that about 3 A at 20 ° C per millimeter of copper track width of a standard thickness of 35 μm may be discharged. This track will intersect at an intensity suddenly passing several times this value which corresponds to the type of brutal failure against which it is a question of protecting itself. It is advantageously provided to make a "comb" comprising several tracks of adequate width, a single track ensuring the continuity of the circuit during the manufacture of the printed circuit. The other tracks 20a, 20b are spare tracks that can be individually put into service as required by depositing a drop of solder with tin on a zone 21a, 21b devoid of varnish savings and provided for this purpose. FIG. 4 illustrates an alternative embodiment of the device according to the invention. In this variant, we find the connection to the electrical installation 3, a simple and robust low voltage supply subassembly 4 delivering a first voltage 22, for example 12V or 24V, for the supply of standard electromechanical switching means. 9, 12, and a second voltage 23, for example 5V1, for the power supply of the microcontroller 5. Naturally, those skilled in the art will be able to add the ancillary components such as the decoupling capacitors required for proper operation of the device. At the heart of the device is the microcontroller 5 which manages the resources of the device by means of software 7 contained in its program memory 6, a working RAM memory and a non-volatile memory intended, where appropriate, permanent storage of operating parameters and / or functional states of the device. The microcontroller also comprises interfaces 24 that can be used in the context of the device according to the invention. These interfaces are for example generic input-output lines, inputs of an analog-digital converter, inputs of interrupt generators or a comparator, etc. Models from Atmel's 8bit AVR family of microcontrollers, such as the ATtiny44A (registered trademarks), or models from Texas Instruments' 16-bit 'MSP430' family of microcontrollers, are particularly appropriate, but many more Usable references also exist at other semiconductor manufacturers. The means 8 for receiving the control setpoint of the device are of the appropriate type depending on the system in which the device is implemented. The electromechanical switching means 9 are here preferably a bistable relay with 2 coils actuating at least one contact 25a for disconnecting the at least one device from one of the two poles of the single-phase supply. A relay with 2 contacts 25a, 25b is preferred to provide a complete disconnection of the means downstream of the single-phase power supply. A circuit 11 formed of a divider bridge, optionally supplemented by external protection means such as diodes connected to the supply rails, to protect the input of the microcontroller from any risk of excursion outside the voltage range allowed, allows the microcontroller 5 to know the open or passing state of the contacts of the bistable relay and to manage the pulses necessary for its change of state appropriately to best use the small amount of energy delivered by the power supply 4 The circuit 11 is also used by the microcontroller to synchronize the control of the electronic switching means in order to change their state in the vicinity of the zero crossing of the voltage of the electrical installation in order to reduce the conducted and radiated disturbances and to reduce the stress in the power components of the device and in those of the mains power supply of the at least one device. Interface circuits 26 based on bipolar transistors or FETs which are dimensioned according to the characteristics of the coils of the electromechanical switching means, allow the microcontroller to drive the latter via input-output lines. In this example, the electronic switching means 10 are formed of a triac 27 controlled by an opto-triac 28. This arrangement has the advantage of decoupling the switched potentials and those from the microcontroller driving them. Of course, the triac can also be controlled via a single transistor, see directly through an input-output line of the microcontroller and another type of power semiconductor -26- that a triac can be used according to the context of the system in which the device is included. In the case of a triac which has a significant potential difference at its terminals in the on state which leads to a potentially significant power dissipation for some loads, electromechanical switching means 12 short-circuit the terminals of triac power after a few alternations of the voltage of the electrical installation to protect the triac and eliminate any energy loss by Joule effect. Secondary protection means 15 are advantageously provided to protect the electronic switching means from any excursion in a voltage zone likely to lead to inadvertent start-ups and / or to cause their destruction. Means 29 clip the voltage and absorb the corresponding energy. Depending on the technology of the component or component assembly 29, a thermal fuse 30 in mechanical and thermal contact with the end-of-life heating component such as a MOV varistor. A fuse 31 connected in series with the charges placed downstream to isolate them also in the event of a fault, is more appropriate when the protection component 29 is of the semiconductor type such as a bidirectional transil diode, this type of component entering in short. -free circuit by fusion of the junction when its reversible energy absorption capacities are exceeded. Protection means 14, for example made by functionalization of the printed circuit as illustrated in FIG. 3, are advantageously added at the head of the device immediately behind the connection means to the electrical installation. Means 32 for connecting the power supply of at least one device are of the appropriate type depending on the context of the system in which the device is included. It can be one or more bases to the standard of the power plugs of the at least one device. It can also be specific connectors, terminal blocks or direct soldering of the supply wires of the at least one device according to whether the system containing the device and the at least one device are in separate envelopes or not, that it is of the public equipment of the "plug and play" type, of an electric installation requiring the intervention of an electrician or of a device and system according to the invention integrated to the manufacture in the envelope of a device.
La figure 5 illustre un premier type d'appareil mettant en oeuvre l'invention -27- On retrouve dans cette variante de système 33 un dispositif 1 selon l'invention proche de celui de la figure 4 auquel ont été ajoutés des moyens matériels 34, 35, 36, 37 et un programme 38 additionnels spécifiques à l'utilisation du système, le programme additionnel étant aussi exécuté par ledit microcontrôleur 5. Les moyens matériels additionnels sont des moyens de mesure donnant une information représentative de la puissance consommée par tout ou partie de l'au moins un appareil, des moyens pour commander l'alimentation de l'au moins un appareil. Dans cet exemple, les moyens de mesure 34 comprennent un shunt et quelques composants tels qu'une diode éliminant la composante négative du signal et un filtre RC. Ces composants externes sont complétés par des ressources internes du microcontrôleur 39 telles qu'un multiplexeur, un amplificateur de signal et un convertisseur analogique-numérique. Dans une sous-variante simplifiée, seule la mesure du courant circulant dans l'au moins un appareil est exploitée et comparée à un seuil, la tension étant considérée comme constante. Dans une sous-variante plus élaborée, le signal issu des moyens 11, qui est représentatif de la tension de l'installation électrique, est numérisé par l'intermédiaire d'une autre entrée du convertisseur analogique-numérique puis multiplié au courant pour obtenir un résultat homogène à une puissance.FIG. 5 illustrates a first type of apparatus embodying the invention. In this variant of system 33 there is a device 1 according to the invention similar to that of FIG. 4 to which material means 34 have been added, 35, 36, 37 and an additional program 38 specific to the use of the system, the additional program being also executed by said microcontroller 5. The additional hardware means are measuring means giving information representative of the power consumed by all or part of of the at least one apparatus, means for controlling the supply of the at least one apparatus. In this example, the measuring means 34 comprise a shunt and a few components such as a diode eliminating the negative component of the signal and a filter RC. These external components are supplemented by internal resources of the microcontroller 39 such as a multiplexer, a signal amplifier and an analog-digital converter. In a simplified sub-variant, only the measurement of the current flowing in the at least one device is used and compared to a threshold, the voltage being considered constant. In a more elaborate sub-variant, the signal coming from the means 11, which is representative of the voltage of the electrical installation, is digitized by means of another input of the analog-digital converter and then multiplied by the current to obtain a homogeneous result to a power.
Les moyens matériels additionnels comprennent aussi un bouton poussoir 35 de mise en marche, un voyant à led 36 pour visualiser l'état fonctionnel du système et un récepteur de télécommande infrarouge 37. Le programme additionnel 38 exécuté par le microcontrôleur maintient inconditionnellement l'alimentation de l'au moins un appareil pendant un premier temps prédéterminé à partir de la détection de la commande d'alimentation issue du bouton poussoir 35 ou du récepteur de télécommande 37, et maintient l'alimentation de l'au moins un appareil tant que la puissance consommée par au moins un appareil alimenté est supérieure à un premier seuil prédéterminé. Le programme additionnel 38 arrête automatiquement l'alimentation de l'au moins un appareil quand la puissance consommée est inférieure à un second seuil prédéterminé pendant un second temps prédéterminé. Le système ainsi formé est un appareil dit « coupe-veille » disposant de capacités de commutation améliorées. La connexion à l'installation électrique 3 prend la forme d'une fiche male secteur standard qui est complétée le cas échéant par une embase femelle 40 apte à restituer la -28- capacité de connexion de l'embase dans laquelle la fiche 3 est branchée. Les moyens 32a pour connecter l'alimentation 41a d'au moins un appareil « maitre » 2a dont le courant est mesuré, sont avantageusement complétés par une ou plusieurs embases 32b permettant la connexion 41b d'un ou plusieurs appareils « accessoires » 2b dont l'état fonctionnel suit celui de l'au moins un appareil « maitre » 2a. Le condensateur 42 ajouté dans le sous-ensemble d'alimentation basse tension 4, qui est connectés au pôle d'alimentation derrière les moyens de commutation électromécaniques 9, permettent d'augmenter la puissance délivrée par lesdits moyens pour alimenter les ressources internes du dispositif lorsque les moyens de commutation électromécanique pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique sont à l'état passant. Ainsi la consommation propre du dispositif en veille peut-être abaissée à seulement la valeur nécessaire pour que le dispositif soit apte à recevoir la consigne de fourniture d'énergie à l'au moins un appareil et pour activer les moyens de commutation électromécanique pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Le composant 42 est dimensionné pour apporter le supplément de puissance nécessaire à l'activation des ressources impliquées dans la fourniture d'énergie à l'au moins un appareil, notamment pour la commande des moyens de commutation électroniques 10 et des moyens de commutation électromécaniques pour les court-circuiter 12. Dans cet exemple, l'augmentation de puissance résulte de la mise en parallèle des condensateurs série du sous-ensemble d'alimentation 4 lorsque les contacts du relais se ferment. La figure 6 illustre la forme externe d'un système illustré par la figure 5. Le système 33 qui comprend un dispositif 1 selon l'invention forme dans cet exemple un appareil dit « coupe-veille » disposant de capacités de commutation améliorées.The additional hardware means also comprise a push button 35 for starting, a led indicator 36 for displaying the functional state of the system and an infrared remote control receiver 37. The additional program 38 executed by the microcontroller unconditionally maintains the power supply of the system. the at least one device for a first predetermined time from the detection of the power control from the push button 35 or the remote control receiver 37, and maintains the power supply of the at least one device as the power consumed by at least one powered device is greater than a first predetermined threshold. The additional program 38 automatically stops powering the at least one device when the power consumed is less than a second predetermined threshold for a second predetermined time. The system thus formed is a so-called "standby" device with improved switching capabilities. The connection to the electrical installation 3 takes the form of a standard mains plug which is supplemented if necessary by a female socket 40 able to restore the capacity of connection of the base in which the plug 3 is connected. . The means 32a for connecting the power supply 41a of at least one "master" device 2a whose current is measured, are advantageously supplemented by one or more bases 32b enabling the connection 41b of one or more "accessory" devices 2b of which the functional state follows that of the at least one "master" apparatus 2a. The capacitor 42 added in the low voltage supply subassembly 4, which is connected to the power pole behind the electromechanical switching means 9, makes it possible to increase the power delivered by said means to feed the internal resources of the device when the electromechanical switching means for connecting or disconnecting the electronic switching means of the electrical installation are in the on state. Thus the own consumption of the device in standby can be lowered to only the value necessary for the device to be able to receive the instruction of supply of energy to the at least one device and to activate the electromechanical switching means to connect or disconnect the electronic switching means from the electrical installation. The component 42 is sized to provide the additional power required to activate the resources involved in supplying power to the at least one device, in particular for controlling the electronic switching means 10 and the electromechanical switching means for 12. In this example, the power increase results from the paralleling of the series capacitors of the supply subsystem 4 when the contacts of the relay are closed. FIG. 6 illustrates the external form of a system illustrated in FIG. 5. The system 33 which comprises a device 1 according to the invention forms in this example a so-called "standby" device having improved switching capabilities.
La figure 7 illustre une autre forme externe d'un système selon l'invention. Le système 33 qui comprend un dispositif 1 selon l'invention forme dans cet exemple une interface à intercaler entre une prise murale et un ou plusieurs appareils à commander et/ou à surveiller. Les moyens matériels additionnels spécifiques à l'utilisation du système sont par exemple des moyens de commande locale, par exemple un bouton poussoir et une led indiquant l'état -29- fonctionnel du dispositif, des moyens de réception de commandes à distance par radiofréquence, par infrarouge ou par courants porteurs en ligne. Le système peut aussi comprendre des moyens de métrologie pour surveiller la consommation de l'au moins un appareil, des moyens d'émission pour transmettre les mesures à des moyens distants de stockage et d'analyse des données etc. L'au moins un programme additionnel spécifique à l'utilisation du système est par exemple un logiciel assurant le lien fonctionnel entre les moyens de commande locaux et distant et le dispositif selon l'invention. Si le système embarque des moyens de mesure et de transmission des données, l'au moins un logiciel spécifique additionnel est alors le programme exploitant les moyens matériel appropriés pour réaliser les mesures et en transmettre les résultats selon un protocole de communication donné avantageusement de type « Internet Protocol » pour faciliter l'interopérabilité avec des moyens techniques complémentaires.Figure 7 illustrates another external form of a system according to the invention. The system 33 which comprises a device 1 according to the invention forms in this example an interface to be inserted between a wall outlet and one or more devices to be controlled and / or monitored. The additional hardware resources specific to the use of the system are, for example, local control means, for example a push button and an LED indicating the functional state of the device, radio frequency remote control receiving means, by infrared or power line. The system may also include metrology means for monitoring the consumption of the at least one apparatus, transmission means for transmitting the measurements to remote storage and data analysis means, etc. The at least one additional program specific to the use of the system is for example a software providing the functional link between the local and remote control means and the device according to the invention. If the system embeds means for measuring and transmitting the data, the at least one additional specific software is then the program using the appropriate hardware means to perform the measurements and transmit the results according to a communication protocol advantageously of the type " Internet Protocol "to facilitate interoperability with complementary technical means.
La figure 8 illustre une première variante de procédé selon l'invention. Le procédé débute par un traitement 43 fixant les conditions initiales qui est exécuté à chaque mise sous tension du dispositif. Un test 44 à trois sorties est continument exécuté pendant le fonctionnement du dispositif. Ce test détecte les demandes de changement d'état reçues par le dispositif et le sens des changements d'état. La sortie 45 correspond à l'absence de réception de consigne de changement d'état. Lorsque le dispositif reçoit une consigne de passage de l'état où il ne fournit pas d'énergie électrique à l'au moins un appareil à celui où il lui fournit de l'énergie, on sort du test 44 par la sortie 46. On exécute alors le traitement 47 mise à l'état passant desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique, lesdits moyens de commutation électroniques étant à l'état ouvert. Puis on exécute le traitement 48 de mise à l'état passant des moyens de commutation électroniques, le cas échéant après un cinquième temps prédéterminé à l'état ouvert faisant suite à la mise à l'état passant des moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Lorsque le dispositif reçoit une demande de passage de l'état où il fournit de l'énergie électrique à l'au moins un appareil à celui où il ne lui fournit plus d'énergie, on sort du test 44 par la sortie 49. On exécute alors le traitement 50 de mise à l'état -30- ouvert des moyens de commutation électroniques, le cas échéant pendant un sixième temps prédéterminé avant la mise à l'état ouvert des moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Puis on exécute le traitement 51 de mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électromécaniques agencés pour connecter ou déconnecter les moyens de commutation électroniques de l'installation électrique. Il est prévu aussi de ne faire passer à l'état ouvert les moyens de commutation électroniques que lorsqu'un nombre pair de demi-alternances a été fourni à l'au moins un appareil. Il est à noter que les composants à base de thyristor comme les triacs synchronisent naturellement leur passage à l'état ouvert avec le passage au zéro du courant les traversant. La figure 9 illustre une seconde variante de procédé selon l'invention. Cette seconde variante diffère de la précédente par l'ajout d'un traitement dans chaque branche issue des sorties 46 et 49 du test 44. L'ordre d'exécution des traitements étant une caractéristique essentielle de l'invention. Ainsi dans la branche issue de la sortie 46 du test 44, le traitement 52 est exécuté après le traitement 48. Le traitement 52 est la mise à l'état passant des moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques après un troisième temps prédéterminé de mise à l'état passant desdits moyens de commutation électroniques. Dans la branche issue de la sortie 49 du test 44, le traitement 53 est exécuté avant le traitement 50. Le traitement 53 est la mise à l'état ouvert des moyens de commutation électromécaniques aptes à court-circuiter lesdits moyens de commutation électroniques, lesdits moyens de commutation électroniques étant alors à l'état passant, pendant un quatrième temps prédéterminé avant la fin de la mise à l'état ouvert desdits moyens de commutation électroniques. Lesdits troisième et quatrième temps prédéterminés, d'une durée par exemple de quelques cycles de la tension de l'installation électrique, visent à réaliser la synchronisation au passage à zéro relativement au signal alternatif approprié, à permettre l'établissement des potentiels à leur valeurs en régime établi et à réduire le stress subi par les composants. Ces temps seront néanmoins avantageusement de coute durée pour pouvoir utiliser des moyens de commutation électroniques sans -31- dissipateur thermique additionnel autre que le cas échéant une surface de circuit imprimé. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent y être apportés sans sortir du cadre de l'invention, notamment en combinant plusieurs variantes dans la même mise en oeuvre ou en combinant différemment des éléments pris dans plusieurs exemples.FIG. 8 illustrates a first variant of the method according to the invention. The method begins with a treatment 43 setting the initial conditions that is executed each time the device is powered up. A test 44 with three outputs is continuously executed during operation of the device. This test detects the status change requests received by the device and the direction of the state changes. The output 45 corresponds to the absence of receipt of a change of state instruction. When the device receives a setpoint of passage from the state where it does not supply electrical energy to the at least one device to the one where it supplies it with energy, test 44 is exited from the output 46. then executes the processing 47 turned on said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation, said electronic switching means being in the open state. Then, the processing 48 for turning on the electronic switching means is carried out, if necessary after a fifth predetermined time in the open state following the on-state setting of the electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means from the electrical installation. When the device receives a request to go from the state where it provides electrical energy to the at least one device to the one where it no longer provides energy, it leaves the test 44 by the output 49. then performs the processing 50 of open-state electronic switching means, if necessary for a sixth predetermined time before the open state of the electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the means of electronic switching of the electrical installation. Then the processing 51 of the open state of said electromechanical switching means arranged to connect or disconnect the electronic switching means of the electrical installation. It is also planned to make the electronic switching means go to the open state only when an even number of half-cycles has been supplied to the at least one device. It should be noted that the thyristor-based components such as the triacs naturally synchronize their passage in the open state with the zero crossing of the current flowing through them. FIG. 9 illustrates a second variant of the method according to the invention. This second variant differs from the previous one by the addition of a treatment in each branch resulting from the outputs 46 and 49 of the test 44. The order of execution of the treatments being an essential characteristic of the invention. Thus, in the branch resulting from the output 46 of the test 44, the processing 52 is executed after the processing 48. The processing 52 is the putting into the on state of the electromechanical switching means able to short circuit said electronic switching means after a third predetermined time of turning on said electronic switching means. In the branch coming from the output 49 of the test 44, the processing 53 is executed before the processing 50. The processing 53 is the setting in the open state of the electromechanical switching means able to short-circuit said electronic switching means, said electronic switching means being then in the on state, for a fourth predetermined time before the end of the open state of said electronic switching means. Said third and fourth predetermined time, for example a few cycles of the voltage of the electrical installation, are intended to achieve the zero crossing synchronization relative to the appropriate AC signal, to allow the establishment of potentials to their values. in steady state and reduce the stress on the components. These times, however, will be advantageously of a duration to be able to use electronic switching means without additional heat sink other than if necessary a printed circuit surface. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous adjustments can be made without departing from the scope of the invention, in particular by combining several variants in the same implementation or by combining differently from the elements taken in several examples.
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