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Dispositif commutateur La présente invention a pour objet un dispositif commutateur destiné à être commandé par des impulsions électriques espacées par des intervalles de temps prédéterminés dont la première a une duré minima prédéterminée ;
il est caractérisé par un ensemble rotatif (21), un dispositif de mise en marche (18, 27) commandé par un électro-aimant (26) susceptible de répondre à une impulsion initiale pour amorcer la rotation dudit ensemble, un dispositif de maintien (23) coopérant à la fois avec l'ensemble rotatif et le dispositif de mise en marche précités à la réception par ledit électro-aimant (26) d'une impulsion initiale d'une durée minima prédéterminée pour permettre alors la rotation continue dudit ensemble, un dispositif commutateur (40) et des organes (16a, 16b, 20b, 29) commandés par l'électro-aimant (26) et coopérant avec ledit ensemble à la réception pour ledit électro-aimant (26) d'une seconde impulsion apparaissant à un intervalle de temps prédéterminé après l'impulsion initiale précitée.
L'emploi du dispositif selon l'invention est particulièrement utile dans un système de pendules électroniques. A titre d'exemple, une utilisation du présent dispositif dans un système de ce genre pourrait avoir lieu dans une école où il est désirable de faire fonctionner sélectivement les sonneries dans des salles de classe distinctes au moyen de signaux codés à haute fréquence superposés aux lignes de courant à 60 cycles qui alimentent à la fois les diverses pendules secondaires et fournissent en même temps des signaux haute fréquence servant à leur remise à l'heure.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue de face d'un dispositif de commutation avec arrachement de certaines parties, les éléments étant représentés dans la position initiale ou position de repos, préalablement à la réception d'impulsions, ce dispositif constituant la première desdites formes d'exécution.
La fig. 2 est une vue analogue à celle de la fig. 1, les éléments étant représentés dans leur position respective peu de temps avant la fin de l'impulsion d'amorçage.
La fig. 3 est une vue analogue à celle des fig. 1 et 2, les éléments étant représentés dans leur position respective peu de temps après la fin de l'impulsion d'amorçage.
La fig. 3a est une vue isométrique d'une partie du dispositif de la fig. 1, les éléments étant représentés dans les mêmes positions relatives que sur la fig. 3.
La fig. 4 est une vue de face du dispositif de la fig. 1, les éléments étant représentés au moment de l'arrivée de la seconde impulsion.
La fig. 5 est une vue de face du dispositif de commutation, sur laquelle les éléments sont montrés dans la position qu'ils occupent au moment de la mise en route du circuit de travail local.
La fig. 6 est une vue en coupe faite par la ligne 6-6 de la fig. 1.
La fig. 7 est un tableau représentant la répartition dans le temps d'impulsions codées.
La fig. 8 est un schéma montrant des éléments de commande du dispositif de la fig. 1, ces éléments étant reliés à une ligne électrique.
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La fig. 8a est un schéma de câblage représentant la connexion d'un certain nombre de dispositifs tels que celui de la fig. 1 à une ligne électrique.
On va décrire maintenant une installation comprenant des commutateurs tels que celui constituant la première forme d'exécution de l'objet de l'invention, c'est-à-dire tel que celui qui sera décrit en regard des fig. 1 à 6 du dessin ci-annexé.
Les fils 60a et 60b de la fig. 8 font partie d'une ligne de distribution habituelle monophasée qui est alimentée par une source de courant à 60 cycles. et sur laquelle sont superposées des impulsions de courant de 3500 cycles apparaissant à des intervalles déterminés en vue de commander des pendules. ainsi que des dispositifs tels que celui que l'on décrira plus loin en regard des fig. 1 à 6. Un circuit série comportant un condensateur 66 et une bobine 65 et résonnant à la fréquence du signal haute fréquence est relié entre les lignes 60a et 60b.
Couplée induc- tivement à la bobine 65, se trouve une bobine 67 qui forme avec le condensateur 68 un circuit parallèle qui résonne également à la fréquence du signal à 3500 cycles. Le condensateur 66 et la bobine 65 présentent une impédance élevée à toutes les fréquences autres que la fréquence de ce signal de sorte que le circuit secondaire réagit seulement aux courants de la fréquence du signal à 3500 cycles qui élèvent le potentiel de l'électrode d'amorçage d'un thyratron 69 à cathode froide et allument celui-ci en provoquant l'excitation de la bobine 70 pendant la durée du signal.
La bobine 70 est la bobine d'excitation d'un relais pourvu de contacts normalement ouverts 70a, contacts qui commandent à la fois des dispositifs commutateurs tels que celui que l'on décrira plus loin et les pendules secondaires.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 7, qui représente la répartition dans le temps des signaux auxquels réagissent les dispositifs commutateurs, on notera que le fonctionnement est du genre cyclique, un cycle complet ayant une durée d'une minute. Le fonctionnement des dispositifs commutateurs nécessite deux impulsions dont la première a une durée minima prédéterminée et est distante de la seconde d'un intervalle de temps prédéterminé. Chacun des divers dispositifs commutateurs reliés au réseau a son propre code de sorte qu'un seul dispositif peut être mis en action en réponse à un code donné.
L'impulsion A (fig. 7) est représentée comme ayant une durée de 3,4 secondes, durée qui représente le minimum auquel les dispositifs peuvent répondre, ainsi qu'on l'expliquera dans la description qui suit. L'impulsion A amorce un cycle de fonctionnement de la totalité des dispositifs 50 reliés au réseau de la manière représentée sur la fig. 8a. Les impulsions < B > à < H ont une durée de 3 secondes et sont séparées par des intervalles de 5 secondes, l'impulsion B commençant 15 secondes après le commencement de l'impulsion A .
Les impulsions à transmettre dépendent de celui des dispositifs commutateurs que l'on désire actionner. Les impulsions K , L et M représentent la durée de fermeture du circuit fermé par le dispositif commutateur ; cette fermeture, commençant toujours 50 secondes après le début de l'impulsion A , peut avoir une durée de 3, 5 ou 8 secondes grâce à un réglage intérieur du dispositif commutateur, ainsi qu'on va l'expliquer.
Pour que les impulsions destinées à commander les dispositifs commutateurs n'amorcent pas un cycle de remise à l'heure des pendules secondaires, celles- ci sont pourvues d'un mécanisme de retardement qui les empêchent de répondre à des signaux dont la durée est inférieure à 5 secondes. Etant donné que deux impulsions de synchronisation des pendules ne sont jamais envoyées au cours de la même minute, les dispositifs commutateurs ne seront pas actionnés par ces impulsions. II est en outre possible de combiner l'impulsion de synchronisation de la pendule représentée par P (fig. 7) avec une seconde impulsion, intervenant en B , C ou D , etc., pour commander un commutateur sélectionné.
Habituellement, les impulsions de synchronisation des pendules sont envoyées au commencement de la 58e minute et un cycle de fonctionnement de la totalité des dispositifs commutateurs se trouve ainsi amorcé. Si une seconde impulsion est envoyée après le commencement de l'impulsion P (fig. 7), le dispositif commutateur approprié sera actionné et fermera son circuit de travail à 58'50".
La commande normale du dispositif commutateur que l'on décrira bientôt consiste à transmettre l'impulsion A 10 secondes après le commencement de la minute, et la seconde impulsion au moment voulu pour commander le dispositif commutateur désiré, de sorte que le circuit se fermera au commencement de la minute suivante. L'émetteur qui engendre le signal de haute fréquence peut être soit commandé par des contacts de la pendule régulatrice ou bien à l'aide d'un mécanisme approprié quelconque. On pourrait aussi le commander à la main au moyen d'un manipulateur, en se basant sur l'aiguille des secondes d'une pendule secondaire pour espacer correctement les impulsions.
Si l'on se réfère maintenant aux fig. 1 et 6, on voit que le dispositif que l'on va décrire maintenant et qui constitue la première forme d'exécution de l'objet de l'invention comporte une roue 10 en forme de coupe qui tourne à raison d'une révolution complète par minute dès la réception de l'impulsion d'amorçage A (fig. 7). Un levier 20 coopère avec celle-ci de sorte que si, lors de 1a réception de la seconde impulsion B , C ou D , etc., l'encoche 10a pratiquée dans le rebord de la roue 10 est placée en face d'une .partie coudée 20a du levier 20, celle-ci pourra passer à travers le rebord de la roue au moment où le levier 20 sera basculé dans le sens des aiguilles d'une montre.
Une came 30 tournant avec la roue 10 coopère avec la partie 20a lorsqu'elle se trouve à l'intérieur du rebord et fait
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basculer le levier 20 ce qui a pour effet de commander le commutateur 40 et fermer le circuit du dispositif que doit commander le commutateur que l'on est en train de décrire. La position angulaire de l'encoche 10a par rapport à la bride 20a, lorsque le dispositif est au repos, détermine celle des impulsions B à H à laquelle le dispositif est susceptible de répondre en ce sens que la totalité des dispositifs commutateurs sont initialement mis en mouvement par l'impulsion A .
Il y a lieu de noter ici que la position de l'encoche 10a est réglable mais que la position de la came 30 par rapport à la partie coudée 20a est fixe de telle sorte que la fermeture de l'un quelconque des circuits se produit toujours 50 secondes après le commencement de l'impulsion A , comme cela est représenté en K , L ou M de la fig. 7.
Le dispositif commutateur de la fig. 1 comprend une plaque 11 supportant des goujons formant pivots 12, 13 et 14 aingi qu'un moteur synchrone 15. Au voisinage de la plaque 11 et susceptible de pivoter sur le goujon 12 est monté un levier coudé comportant un bras supérieur 16a et un second bras 16b tourné vers la droite (fig. 1) et auquel est attaché le ressort 17 qui sert à faire tourner le levier 16 dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre. Au voisinage de ce levier coudé et pivotant.également sur le goujon 12, est monté un levier 18 comportant deux brides 18a et 18b à son extrémité supérieure et un goujon 18c à son extrémité inférieure sur lequel tourne une roue dentée satellite 19.
Au voisinage du levier 18 est monté, de manière à pouvoir tourner sur le goujon 12, un ensemble formant came et engrenage 21, la partie 21a constituant engrenage engrenant avec la roue dentée satellite 19 tandis que la partie formant came est constituée par un disque pourvu d'une partie évidée 21b. Montées sur le moyeu de la came 21, la roue 10 et la came 30 sont retenues au moyen d'un écrou 22 fixé sur le goujon 12. La roue 10 est pourvue d'une encoche 10a dans son rebord, ainsi que d'une série de trous de repérage 10b disposés sur la partie centrale. La came 30 est pourvue d'une bride 30a qui s'engage à travers l'un des trous 10b de la roue 10 dans une partie creuse 21c de l'ensemble formant came et engrenage 21 et qui fixe la position relative de ces éléments.
Ainsi, en enlevant l'écrou 22, il est possible de placer la roue 10 dans l'une quelconque d'un certain nombre de positions angulaires déterminées par l'intervalle entre les trous 10b, la bride 30a fixant la position de la came 30 par rapport à l'ensemble 21. Comme les trous 10b sont espacés de 30,, et étant donné que les impulsions B à H sont séparées par des intervalles de 5 secondes et que la roue 10 tourne à raison d'une révolution par minute, l'encoche 10a peut être placée à une distance de 90, 120, 150, 180, 210, 240 ou 2700 de son point de contact initiai avec la bride 20a, ces positions correspondent aux impulsions A à H respectivement.
Un levier 23 pivote sur le goujon 13 ; il est attiré dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre par un ressort 24 et coopère avec la partie évidée 21b de l'ensemble 21 ; il fonctionne ainsi à la manière d'un verrou. L'extrémité supérieure du levier 23 coopère avec la bride 18a du levier 18, pour des raisons que l'on va décrire plus loin. Le levier 18 et le levier coudé 16a et 16b sont l'un et l'autre basculés dans le sens des aiguilles d'une montre par une armature 25 qui pousse les bras supérieurs des deux leviers 16 et 18. L'armature 25 est attirée par l'électro-aimant 26 à la réception de chaque impulsion.
Le basculement du levier 18 dans le sens des aiguilles d'une montre ferme le contact 27 par l'intermédiaire de la bride 18b et fait engrener la roue dentée satellite 19 avec une roue dentée 28 montée sur l'arbre moteur 15. La rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du levier coudé 16a et 16b fait basculer le levier 20 dans le sens des aiguilles d'une montre par l'intermédiaire de la biellette 29. Le ressort 31, disposé entre la biellette 29 et le levier 20, permet à ce dernier de suivre le déplacement de la biellette 29 seulement aussi longtemps que le levier 20 travaille sans contrainte.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 8, on voit qu'à la réception d'une impulsion le relais 70 est excité et ferme ses contacts 70a ainsi qu'on l'a décrit plus haut. La fermeture de ces contacts ferme un circuit partant de la ligne 60a, passant par l'électro 26, les contacts 70a et retournant à la, ligne 60b. Ainsi excité, l'électro 26 fait basculer le levier 18 (fig. 1) dans le sens des aiguilles d'une montre, fermant le contact 27. Le contact 27 ferme le circuit d'excitation du moteur 15 (fig. 1).
Sur la fig. 1 les éléments sont représentés dans leur position initiale, l'électro-aimant 26 étant dés- excité. Lors de l'excitation de l'électro-aimant 26, ainsi qu'on l'a décrit plus haut, le levier 18 et le levier coudé 16a et 16b basculent dans le sens des aiguilles d'une montre par suite de l'attraction de l'armature 25. Le basculement du levier 18, comme déjà dit, fait entrer la roue dentée satellite 19 en prise avec la roue dentée 28 disposée sur l'arbre du moteur 15 qui est maintenant en rotation de sorte que l'engrenage 21a commence à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre par l'entremise de la roue satellite 19.
Si le signal est d'une durée suffisante, l'ensemble 21, la roue 10 et la came 30 occuperont la position représentée sur la fig. 2 dans laquelle l'électro 26 est encore excité, le moteur en marche et le levier 23 dégagé de la partie évidée 21b et en- tramé dans le sens des aiguilles d'une montre pour venir buter contre la bride 18a du levier 18, maintenant celui-ci basculé dans le sens des aiguilles d'une montre de sorte que la bride 18b maintient le contact 27 fermé et que les roues dentées 19 et 28 sont maintenues en prise.
Il y a lieu de noter que le levier coudé 16a et 16b est également basculé de même que le levier 20 dont la bride 20a vient buter contre le
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rebord de la roue 10, le ressort 31 permettant à la biellette 29 de dépasser sa position normale. Dans cette position le doigt 20b ne peut pas coopérer avec le contacteur 40.
A la fin de l'impulsion A les éléments occupent la position représentée sur la fig. 3 dans laquelle l'armature 25 est libérée. Le levier coudé 16a et 16b est basculé dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre et le levier 23 bute contre le levier 18 pour maintenir à la fois les engrenages en prise et le circuit du moteur fermé par l'entremise du contact 27. La disposition relative des éléments à ce point du cycle de fonctionnement est représentée plus en détail sur la fig. 3a montrant la position de l'armature 25, du levier coudé l6a et 16b, du levier 18 et des brides 18a et 18b, du levier 23 et du contacteur 27.
A la réception d'une seconde impulsion par le dispositif commutateur que l'on est en train de décrire, la roue 10 aura atteint la position représentée sur la fig. 4, la partie évidée l0a de celle-ci se trouvant en face de la partie coudée 20a, après quoi l'excitation de l'électro 26 fera basculer le levier coudé 16a, 16b dans le sens des aiguilles d'une montre, faisant ainsi basculer le levier 20 dans le sens des aiguilles d'une montre de sorte que la partie 20a traversera la partie évidée 10a de la roue 10 et restera à l'intérieur de la roue 10 pendant la rotation ultérieure de celle-ci. Il y a lieu de noter que le doigt 20b du levier 20 n'a pas encore fermé le commutateur 40.
La partie coudée 20a du levier 20 étant à l'intérieur de la roue 10, la rotation continue de celle-ci amènera la surface inclinée 30b entre le rebord de la roue 10 et la partie 20a, poussant celle-ci vers le centre de .la roue et faisant basculer le levier 20 dans le sens des aiguilles d'une montre de sorte que le doigt 20b coopère alors avec le commutateur 40 pour fermer le circuit commandé, c'est-à-dire, dans l'exemple choisi, la sonnette 41 représentée sur la fig. 8. Pour donner une durée variable de fermeture au circuit commandé, la came 30 est pourvue en plus de la surface inclinée 30b, de deux brides 30c et 30d, brides qui peuvent être coupées de manière à constituer un point de chute variable de levier 20.
La surface inclinée 30b donne une durée de 3 secondes, 30b et 30c donnent une durée de 5 secondes et 30b, 30e et 30d donnent une durée de 8 secondes, le circuit étant toujours fermé 50 secondes après le commencement de la rotation de la roue 10. Ce point de fonctionnement est représenté sur la fig. 5.
La rotation continue de la roue 10 ramène le dispositif commutateur à sa position initiale, représentée sur la fig. 1, à cette différence près que la bride 20a se trouve maintenant à l'intérieur de la roue 10. En revenant à la position initiale, la partie évidée 21b de l'ensemble 21 se trouve en face du levier 23, de sorte que son ressort 24 l'entraînera dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre dans l'évidement 21b, permettant ainsi au levier 18 de basculer dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, de dégager les roues dentées 19 et 28 et d'interrompre également le circuit du moteur 15 en ouvrant le contact 27.
Le levier 23 coopérant avec l'évidement 21b agit à la manière d'un verrou pour mettre l'ensemble rotatif dans la position initiale.
Une fonction importante du levier 23 et du mécanisme coopérant avec celui-ci consiste à filtrer les signaux parasites tels que ceux provoqués par des courants transitoires à haute fréquence engendrés par d'autres dispositifs électriques. Si, par exemple, un courant transitoire ayant sensiblement la fréquence du signal était reçu au moment où le dispositif commutateur occupe la position initiale, l'électro 26 se trouverait excité et l'armature 25 attirée comme on l'a décrit plus haut. Le moteur 15 aussi se trouverait excité et l'ensemble 21 commencerait à tourner et basculerait le levier 23 dans le sens des aiguilles d'une montre.
Comme le courant transitoire est inférieur au minimum de 3,4 secondes requis, le levier 23 ne basculera pas suffisamment pour coopérer avec le levier 18, lorsque prend fin l'excitation de l'électro 26. La configuration de la partie évidée 21b et du levier 23 ainsi que leur coopération avec le levier 18 ont été déterminées de telle sorte que l'électro 26 doit être excité pendant une durée minima de 3,4 secondes pour que .l'ensemble 21 effectue une rotation angulaire suffisante pour dégager le levier 23 de la partie évidée 21b. Si ce dégagement n'a pas lieu, le levier 18, lorsque prend fin l'excitation de l'électro 26 sous l'effet d'une impulsion inférieure à 3,4 secondes, ne pourra fermer le commutateur 27 ce qui aura pour effet d'arrêter le moteur.
Le levier 23, basculé par son ressort dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, se trouve toujours engagé dans l'évidement 21b et a tendance à ramener l'ensemble 21 à sa position initiale et le levier 18, poussé par la lame de contact du commutateur 27, suivra le levier 23 ce qui a pour effet de dégager les roues dentées 19 et 28 et le dispositif commutateur sera ramené à sa position initiale représentée sur la fig. 1: Ainsi, le dispositif commutateur ne peut être mis en marche qu'à l'aide d'une impulsion d'une durée minima de 3,4 secondes et il sera ramené à sa position initiale à la fin d'une impulsion d'une durée inférieure à 3,4 secondes.
Ce mode de construction empêche en outre les impulsions transitoires de s'accumuler de manière à s'ajouter pour constituer les 3,4 secondes nécessaires et provoquer ainsi un fonctionnement non désiré du dispositif commutateur que l'on a décrit.
Comme on l'a représenté sur la fig. 8a, la totalité des dispositifs commutateurs 50 est reliée aux fils 60a et 60b de sorte que les impulsions transmises par ceux-ci agissent sur la totalité des dispositifs commutateurs. De ce fait, à la réception de l'impulsion d'amorçage A , la totalité des dispositifs commutateurs sera mise en rotation et achèvera son cycle de -rotation en une minute. Seul, le dispositif commutateur sélectionné, réglé pour répondre au
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code transmis fonctionnera pour fermer le circuit local ainsi qu'on l'a décrit précédemment.
Tous les autres dispositifs qui n'auront pas été commandés occuperont une position dans laquelle l'encoche 10a ne se trouvera pas en face de la partie coudée 20a du levier 20 à la réception de la seconde impulsion. Si la bride 20a se trouve à l'extérieur de la roue 10, elle est empêchée de passer à l'intérieur de celle-ci lorsqu'elle y est sollicitée par l'électro-aimant 26 à la réception de la seconde impulsion. Si la bride se trouve à l'intérieur de la roue 10, l'excitation de l'électro-aimant 26 par la seconde impulsion tendra seulement à faire basculer le levier 20 vers une position qu'il occupe déjà.
Cependant, à un certain moment du cycle, l'encoche 10a se trouvera en face de la bride 20a, et celle-ci sous l'influence du ressort 31 passera de l'intérieur à l'extérieur de la roue 10. Ainsi, dans les dispositifs non commandés la partie 20a occupera une position dans laquelle le levier 20 ne pourra pas être actionné par la came 30._ Bien que les dispositifs commutateurs tels que celui décrit sont montrés comme étant utilisés dans un système de pendules électroniques, il est possible de les relier directement à une ligne commune. Dans ce cas, la partie à haute fréquence est supprimée et le relais 70 (fig. 8) est excité directement par les impulsions transmises.
Dans ce cas, il est possible d'ajouter deux dispositifs supplémentaires commandés par les impulsions I et J représentées en pointillés sur la fig. 7 étant donné que l'on n'utilise pas d'impulsions de synchronisation des pendules secondaires ; ces impulsions I et J ne risquent pas de se confondre avec les impulsions de synchronisation qui n'existent pas.
Dans une autre utilisation telle que, par exemple, l'allumage et l'extinction de lumières, on ajoute (seconde forme d'exécution) une seconde roue 10 ainsi qu'un second levier 20 et un second commutateur 40. Dans cette seconde forme d'exécution l'un des leviers 20 ,répond à un code pour exciter la bobine d'excitation d'un relais du type à verrouillage, et ceci afin d'exciter le circuit d'éclairage qui sera maintenu excité par le mécanisme de verrouillage du relais. Le second levier, répondant à un code différent, excite le circuit de déverrouillage du relais ci-dessus mentionné pour désexciter le circuit d'éclairage.