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WO2004054061A1 - Dispositif d'horodatage d'evenements - Google Patents

Dispositif d'horodatage d'evenements Download PDF

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Publication number
WO2004054061A1
WO2004054061A1 PCT/FR2003/003549 FR0303549W WO2004054061A1 WO 2004054061 A1 WO2004054061 A1 WO 2004054061A1 FR 0303549 W FR0303549 W FR 0303549W WO 2004054061 A1 WO2004054061 A1 WO 2004054061A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
event
conductor
events
coil
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2003/003549
Other languages
English (en)
Inventor
Claude Bruel
Gilles Rougier
Alain Rousseau
Armand Tcheng
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
D'ETUDES ET DE FABRICATION DES TECHNIQUES INDUSTRIELLES MODERNES Ste
Original Assignee
D'ETUDES ET DE FABRICATION DES TECHNIQUES INDUSTRIELLES MODERNES Ste
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by D'ETUDES ET DE FABRICATION DES TECHNIQUES INDUSTRIELLES MODERNES Ste filed Critical D'ETUDES ET DE FABRICATION DES TECHNIQUES INDUSTRIELLES MODERNES Ste
Priority to AU2003298387A priority Critical patent/AU2003298387A1/en
Publication of WO2004054061A1 publication Critical patent/WO2004054061A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/10—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people together with the recording, indicating or registering of other data, e.g. of signs of identity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G13/00—Installations of lightning conductors; Fastening thereof to supporting structure
    • H02G13/60—Detecting; Measuring; Sensing; Testing; Simulating

Definitions

  • the present invention relates to autonomous devices for monitoring physical events.
  • the physical phenomena that one seeks to observe and count are, for example, changes in the magnetic field or the electric field within a given perimeter, or also changes in the intensity of the current flowing through an electrical conductor.
  • the observation and counting of lightning strikes can also be useful for the maintenance of a certain number of devices, in particular lightning conductors or lightning arresters.
  • FIGS 1 and 2 schematically show an example of a known device for detecting and counting lightning strikes.
  • a detection and counting device 1 is mounted near an electrical conductor, generally a downward conductor of the lightning conductor type 4.
  • a lightning conductor is a device for protection against atmospheric discharges comprising, in general, one or more rods or points, earth connections and down conductors bringing these elements together.
  • the lightning rod is therefore referenced by 4 in all of the figures in this description. It extends vertically in order to be able to attract lightning at its top, which does not fall on the building on which it is placed.
  • the device 1 includes display and display means 3 making it possible to display the number of lightning strikes which have struck the lightning rod 4.
  • the device 1 is fixed to the lightning rod 4 by fixing means referenced by 5 in FIG. 1.
  • the means 5 are for example screws fixed in a wall.
  • the device 1 detects the overcurrent during its passage through the conductor 4. It increments a counting device, which therefore makes it possible to determine the number of lightning strikes which have struck the lightning rod 4 since the device was put into service on the lightning rod.
  • the device comprises a magnetic circuit 100 which is closed on itself around the conductor 4 without being in contact with the conductor 4.
  • the magnetic circuit 100 is constituted by a core 101 on the one hand and on the other hand by the space 102 occupied by a non-magnetic material, for example air.
  • the circuit 101 is generally a substantially rectangular frame.
  • An electrical circuit which comprises a winding 103 having at least one turn and up to a few tens of turns, is wound around the magnetic core 101.
  • the coil 103 and connected between two input terminals of an analog-digital converter 104 .
  • the analog to digital converter 104 is supplied by a supply circuit 105, and has an output terminal which is connected to a microprocessor 106 to deliver a signal representative of the lightning current in the conductor 4.
  • the microprocessor is also supplied by the supply circuit 105, and it is connected to a clock 107, to a memory 108, and to an interface circuit 109 comprising display means 110 and input means 111, the three circuits 107, 108 and 109 being themselves supplied by the supply 105.
  • the devices of the prior art require the presence of a magnetic circuit surrounding the conductor 4 for the detection of events in the conductor 4.
  • the magnetic circuit is generally bulky, and is not easily integrated in a case.
  • the mounting of the devices according to the invention near the conductor 4 is therefore not easy.
  • the means 3 of the devices of the prior art are often complicated and require the actuation of several input devices for displaying the measurements.
  • the invention proposes to improve the situation and to propose a device having advantages over the prior art.
  • One of the aims of the invention is therefore to propose a practical device for detecting events in an electrical conductor which can also provide a time stamp of the event.
  • One of the aims of the invention is therefore in particular to propose a device for detecting events in an electrical conductor which can be easily and directly mounted on the conductor.
  • One of the aims of the invention is therefore in particular to propose a detection device in the form of a box.
  • One of the aims of the invention is therefore to propose a device for detecting events without the presence of a magnetic circuit.
  • One of the other aims of the invention is to propose an event detection device whose consultation of the measurements is also facilitated.
  • One of the aims of the invention is in particular to propose a device, the measurements of which can be consulted by actuating a single input device. Finally, one of the aims of the invention is to propose a device making it possible to give the load of the event.
  • the invention provides an autonomous device for monitoring events in an electrical conductor, comprising a sensor for variation of a magnetic field flux in a coil of an electric circuit, this variation in flux being generated by a event, and further comprising on the one hand means for counting, memorizing and time stamping of events and on the other hand means for displaying and viewing the time stamping of events, characterized in that the coil is of the printed circuit type and is arranged in a housing of the device able to be mounted directly on the conductor.
  • the present invention makes it possible to precisely and easily date the event to verify the declarations, and correlate the information with bulletins weather for example.
  • the invention makes it possible, for maintenance procedures, to be able to date the event. Indeed, certain maintenance procedures must be carried out within a certain time following an event, such as a lightning strike.
  • set of events is meant a succession in time of physical events of the same nature.
  • the sensor further comprises means making it possible to memorize the intensity of the current passing through the coil and which is a function of the intensity of the event which takes place in the conductor;
  • the means include integrating means making it possible to trace the load which created the current passing through the coil;
  • the device comprises means able to allow a user to scroll through the set of events to view a selected event on the viewing means; the display means are capable of displaying the rank, the year, the month, the day, the hour and the minute of the occurrence of each event.
  • the device includes means for sending a signal out of the housing upon the occurrence of an event;
  • the sending means comprise means generating a light signal and an optical fiber transporting said light signal out of the housing;
  • the sending means comprise means generating a radio signal to send information on at least one event outside the box;
  • the device includes autonomous power supply means;
  • the coil has at least two circuits forming coils connected in series.
  • FIG. 5 shows schematically an advantageous embodiment of a magnetic field sensor disposed in a device according to the invention
  • FIG. 6 schematically shows a possible embodiment of a housing according to the invention.
  • FIG. 7 shows schematically all the blocks that can be arranged in a housing of a device according to the invention. DETAILED DESCRIPTION.
  • FIG. 6 schematically represents a possible embodiment of a device 1 for detecting, counting and time stamping physical events according to the invention.
  • the device 1 mainly comprises a housing 2 able to be mounted on an electrical conductor, generally a downward conductor of lightning conductor 4, the housing preferably being of substantially parallelepipedal shape comprising on a front face 11 of vertical extension of the means 3 for displaying and viewing information relating to the detection, counting or time stamping of physical events.
  • the means 3 comprise for example a liquid crystal screen.
  • a rear face 12 which extends vertically and is opposite to the front face 11 comprises means for fixing to an electrical conductor 4.
  • the fixing means are referenced by 5 in FIG. 7, which is a schematic longitudinal section of the device 1 and of the functional blocks located inside the housing 2.
  • the fixing means 5 comprise a flange plate and fixing means 20 of the flange on the rear wall of the housing, comprising for example screws.
  • the housing 2 when the housing 2 is in position on the lightning rod 4, the latter extends between the wall 12 of the housing 2 and the plate of the means 5.
  • the wall 12 and the plate are substantially parallel with respect to the other.
  • the fixing means 5 make it possible to fix the device 1 to the conductor 4 in an insulating manner. They thus guarantee the autonomy of the system.
  • “Autonomy” is understood to mean autonomy both in supplying power to the various components constituting the device 1, and autonomy in the potential of the device 1.
  • the device 1 is not connected to any external conductor. It is not part of any electrical circuit. This is why it can be mounted, thanks to an insulating connection, on lightning conductors 4 which are crossed by very large electrical currents.
  • the device 1 is electrically isolated from the outside world and is not likely to be crossed by a strong current which could damage it or damage elements of a circuit in which it would be mounted.
  • FIG. 7 thus shows that the housing 2 comprises, near the rear wall 12 of the housing 2 and of the conductor 4, a block 40 for detecting a physical phenomenon.
  • the detection block 40 is located near the rear wall of the housing 2 and near the conductor 4, in order to ensure better detection of the event. Block 40 detects the event and transforms it into an electrical signal.
  • the output of block 40 is connected to means 41 for processing the electrical signal from sensor 40, in order to be able to inject the signal into a comparator block 42 which compares the value of the electrical signal with a predetermined threshold depending on the chosen application.
  • a counter block 43 is triggered which increments the number of events which have occurred in the conductor 4, and according to the invention also triggers a time stamping of the event which has just happen.
  • the detection, counting and time stamping information is then sent to the display means 44 and the screen 3 on the front face 11 of the housing 2.
  • the device 1 comprises means making it possible to detect, count and time stamp physical events, such as a variation of a magnetic field, of an electric field, or to detect an overcurrent crossing the conductor 4.
  • the following description takes as an example the detection of an overcurrent.
  • This overcurrent can take place on a lightning rod, on a lightning arrester protecting an electrical installation, a conventional electrical installation, or conductors of telecommunication networks transporting an electrical signal carrying information.
  • the conductor 4 can be of different nature depending on the applications.
  • the components of the different blocks of device 1 are such that device 1 can meet the UTE C 17-106 standard.
  • the standard defines that the orders of magnitude of the detected overcurrents are 1 kA.
  • the device 1 detects an overcurrent with respect to a threshold, the threshold being fixed and predetermined in means 42 visible in FIG. 7.
  • FIG. 4 schematically represents an electronic circuit allowing a possible embodiment of the device according to the invention.
  • the circuit of FIG. 4 uses the “surface-mounted circuit” or CMS technology according to the terminology generally used by those skilled in the art.
  • CMS technology makes it possible to obtain a very flat circuit and obtain a compact housing.
  • the block 40 mainly comprises a coil making it possible to detect the variation in the flux of the magnetic field created by the overcurrent 30 passing through the conductor 4.
  • FIG. 5 shows that the detector unit 40 advantageously comprises a winding forming a coil materialized in the form of a printed circuit technology.
  • the detector is arranged in an eccentric position relative to the axis of the conductor 4. Such a position avoids the compensation of the fluxes entering and leaving the coil, compensation which occurs if the detector is centered relative to the axis of the connector 4.
  • the sensitivity of the block 40 is increased by mounting in series at least two coils 61 and 62 of the same type and offset relative to the axis 30.
  • the two coils 61 and 62 are mounted in series , but the direction of winding of the coils of each coil is symmetrical to that of the other coil with respect to a plane passing through the axis 30 and perpendicular to the plane passing through the coils 61 and 62.
  • a coil has its coils s 'winding clockwise, the coil mounted in series has its windings winding counterclockwise.
  • the entire block 40 can therefore be centered on the axis 30.
  • the circuit comprises four coils mounted in series and whose winding directions are symmetrical with respect to the axis.
  • the circuit then comprises two coils on each surface of the plate on which it is mounted.
  • the block 41 mounted at the outlet of the block 40 mainly comprises a diode bridge making it possible to rectify the signal, and thus detect an overcurrent whatever its direction of passage in the conductor 4.
  • the circuit of FIG. 4 also includes a block 55 intensity limiter leaving the block 40. It is on the one hand connected to the outlet of the block 40 and on the other hand connected to the inlet of the block 41. It thus protects the entire circuit downstream of it.
  • Block 41 therefore processes the signal in order to be able to inject it into block 42 which mainly comprises a capacitor C1, the charge and discharge of which are measured in a resistor R3.
  • the block 42 also includes a Zener diode D1 mounted in parallel with the resistor R3 and which performs the function of clipping the electrical signal originating from the charging and discharging of the capacitor C1.
  • the output of the diode D1 is connected to elements forming logic gates 56, 57 forming comparator at a predetermined threshold.
  • the logic elements 56 and 57 provide an instruction to an assembly 58 forming an integrated circuit forming a counter and a time stamp, in particular having moreover an integrated clock which makes it possible to time stamp each event.
  • the assembly 58 does not count any additional event.
  • the logic elements 56 and 57 deliver to the assembly 58 a signal capable of incrementing an event counter.
  • the information recorded by all of the integrated circuits 58 is then transferred to the display block 44.
  • the block 44 transmits to the screen 3 located on the wall of the housing 2 for its display for a user.
  • the display includes information concerning the rank 50 of the event in the set of detected events, information 51 concerning the year of the event, information 52 concerning the month of the event, information 53 concerning its day, as well as the hour and minutes in 54 at which it occurred.
  • the set 58 of integrated circuits can detect x events and display one by one y events.
  • X and y can be equal, but can for example be equal to 100 and 10 respectively.
  • FIG. 6 shows that the scrolling of the information on the display means 3, in particular the display of the events y according to their rank, is carried out by means 6 fixed on a wall of the housing 2.
  • the means 6 allow a user to scroll through the events recorded on the display and include, for example, a press button.
  • the press button is fixed under the lower wall of the housing 2 so as not to be sensitive to bad weather.
  • the device 1 comprises means allowing the adjustment of the time stamping means included in the assembly 58.
  • the adjustment means comprise means for setting the time of the internal clock and the date counted by l 'set 58.
  • the adjustment means can be combined with the means 6 for scrolling events, or have a separate push button fixed to a wall of the housing 2.
  • it can be a magnetic actuator which acts through the housing, for controlling a Reed type bulb for example.
  • the protocol for adjusting the time stamping means is conventional and is carried out, for example, by pressing on the adjustment means.
  • the device always remains on time and a very high time stamping precision is obtained, without a user needing to reset the device after a clock drift over time.
  • resetting the event counter to zero is impossible by a user, and can only be carried out by returning to the factory and dismantling the device. This avoids abuse by malicious people, who would not have carried out actions of maintenance after an event for example, and who would like to erase the traces of this omission.
  • the box 2 can comprise means making it possible to send a signal out of the box 2 during the occurrence of an event.
  • This signal makes it possible to warn an outside person during the occurrence of an event, for example with a view to maintenance in a time relatively close to the event.
  • the sending means comprise for example means sending a radio signal.
  • the sending means comprise a light generator and an optical fiber 7 sending a light signal out of the housing 2 to warn a person, or trigger a device remotely.
  • This device 7 for sending the signal out of the housing 2 is preferably in optical form, in order to maintain the characteristic of autonomy of potential and isolation of the device 1 vis-à-vis the outside world.
  • the box can also include radio link means with a module carried by a user.
  • the user can consult the measurements made by the device remotely, or the box can send the measurement results or an alarm signal remotely, while maintaining the autonomy of the box.
  • autonomy means an autonomy of electric supply as well as an autonomy of electrical potential, that is to say that the device 1 is not connected to anything electrically and can undergo phenomena or events. high electrical amplitude without damaging a circuit or installation located downstream for example.
  • the dimensions of the parallelepiped housing are of the order of 5 cm.
  • the housing is waterproof to withstand the most difficult atmospheric conditions.
  • the device further comprises a block 45 making it possible to store information which is a function of the intensity of the event 30 which takes place in the conductor 4.
  • it may be the current measured at the output of the detector 40.
  • the current measured at the output of the detector 40 Knowing the values of the inductances and the mutual between the conductor and the coil, we can go back to the intensity of the current which passed through the conductor 4.
  • this information on the intensity of the event which has occurred in the conductor 4 is transmitted to the display and display means 44 to be displayed on the display screen 3 of the box 2.
  • the housing 2 comprises two main circuits mounted in parallel from the output of the sensor 40.
  • the first circuit is composed of the block (41, 42 and 43) and possibly includes a clipping step at the output of the sensor 40 in order to compare a pulse to a predetermined threshold, for counting and time stamping.
  • the second circuit mainly comprises the block 45 which stores in memory an analog information at the output of the detector 40 which can be linked thereafter to the value of the intensity of the event.

Landscapes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) autonome de surveillance d'évènements dans un conducteur (4) électrique, comportant un capteur (40) de variation d'un flux de champ magnétique dans une bobine d'un circuit électrique, cette variation de flux étant générée par un évènement, et comportant en outre d'une part des moyens (43) de comptage, de mémorisation et d'horodatage des évènements et d'autre part des moyens (44, 3) d'affichage et de visualisation de l'horodatage des évènements, caractérisé en ce que la bobine est du type circuit imprimé et est disposée dans un boîtier (2) du dispositif apte à être monté directement sur le conducteur (4).

Description

DISPOSITIF D'HORODATAGE D'EVENEMENTS.
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL. La présente invention concerne les dispositifs autonomes de surveillance d'événements physiques.
Plus précisément, elle concerne les dispositifs autonomes de surveillance et d'horodatage d'événements dans un conducteur électrique. ETAT DE L'ART. On connaît déjà dans l'état de la technique des moyens et dispositifs de surveillance d'événements physiques permettant, notamment, la détection et le comptage d'un certain nombre de phénomènes physiques.
Les phénomènes physiques que l'on cherche à observer et à compter sont, par exemple, des modifications du champ magnétique ou du champ électrique dans un périmètre donné, ou également des modifications dans l'intensité du courant traversant un conducteur électrique.
La détection et le comptage de ces événements physiques peuvent avoir un intérêt scientifique bien entendu, mais également un intérêt pour les compagnies d'assurances ou de maintenance par exemple. En effet, certaines compagnies d'assurances veulent s'assurer que certains dégâts matériels déclarés par leurs clients ont bien été causés par un événement physique allégué, et non pas par une négligence de leur client.
C'est le cas notamment des dégâts provoqués par la foudre.
Toujours dans cette application particulière donnée à titre d'exemple, la constatation et le comptage des coups de foudre peuvent également être utiles pour la maintenance d'un certain nombre d'appareils, notamment les paratonnerres ou les parafoudres.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un exemple de dispositif connu de détection et de comptage de coups de foudre. Un tel dispositif 1 de détection et de comptage est monté à proximité d'un conducteur électrique, généralement un conducteur de descente de type paratonnerre 4. On rappelle qu'un paratonnerre est un dispositif de protection contre les décharges atmosphériques comprenant, en général, une ou plusieurs tiges ou pointes, des prises de terre et des conducteurs de descente réunissant entre eux ces éléments. La tige du paratonnerre est donc référencée par 4 sur l'ensemble des figures de la présente description. Elle s'étend verticalement afin de pouvoir attirer à son sommet la foudre, qui ne tombe pas ainsi sur le bâtiment sur lequel il est placé.
Le dispositif 1 comporte des moyens de visualisation et d'affichage 3 permettant d'afficher le nombre de coups de foudre qui se sont abattus sur le paratonnerre 4.
Le dispositif 1 est fixé sur le paratonnerre 4 par des moyens de fixation référencés par 5 sur la figure 1. Les moyens 5 sont par exemple des vis fixées dans un mur.
Lors d'une décharge provoquée par la foudre touchant le sommet du paratonnerre 4, la surintensité électrique se déplace dans le conducteur de descente du paratonnerre 4 vers la prise de terre généralement située au sol. Le courant passe donc dans le paratonnerre 4 dans le sens référencé par 10 par exemple sur la figure 1.
Le dispositif 1 détecte la surintensité lors de son passage dans le conducteur 4. Il incrémente un dispositif de comptage, qui permet donc de déterminer le nombre de coups de foudre qui se sont abattus sur le paratonnerre 4 depuis la mise en service du dispositif sur le paratonnerre.
A cet effet, le dispositif comporte un circuit magnétique 100 qui est fermé sur lui-même autour du conducteur 4 sans être en contact avec le conducteur 4. Le circuit magnétique 100 est constitué par un noyau 101 d'une part et d'autre part par l'espace 102 occupé par un matériau non magnétique, par exemple de l'air. Comme le montre la figure 2, le circuit 101 est en général un cadre sensiblement rectangulaire.
Un circuit électrique, qui comporte un enroulement 103 présentant au moins une spire et jusqu'à quelques dizaines de spires, est bobiné autour du noyau magnétique 101. La bobine 103 et connectée entre deux bornes d'entrée d'un convertisseur analogique-numérique 104.
Le convertisseur analogique numérique 104 est alimenté par un circuit d'alimentation 105, et comporte une borne de sortie qui est connectée à un microprocesseur 106 pour lui délivrer un signal représentatif du courant de foudre dans le conducteur 4.
Le microprocesseur est également alimenté par le circuit d'alimentation 105, et il est connecté à une horloge 107, à une mémoire 108, et à un circuit d'interface 109 comportant des moyens d'affichage 110 et des moyens de saisie 111 , les trois circuits 107, 108 et 109 étant eux- mêmes alimentés par l'alimentation 105.
On peut donc effectuer un horodatage des événements se déroulant dans le conducteur 4. Le schéma de principe de détection du passage du courant dans le paratonnerre 4 est représenté schématiquement à la figure 3.
Lors du passage d'une surintensité de courant représentée par 30, il y a création d'un champ magnétique 31 dans le circuit 101 s'enroulant autour de la surintensité dans un sens horlogique pour une intensité descendante. Cette enroulement est connu sous le nom de « théorème de la main droite » par l'homme du métier. On détecte alors la variation de flux du champ magnétique à travers une fenêtre 32 ou un détecteur, représentés ici par l'enroulement 103 de la figure 1. La variation de flux est détectée car elle crée elle même un courant induit dans l'enroulement 103 dont on peut mesurer l'intensité. Par la connaissance du courant induit, on peut remonter à la connaissance de la surintensité du courant, ces deux courants étant liés par les caractéristiques des conducteurs dans le circuit.
On a plus précisément décrit l'art antérieur pour les compteurs de coups de foudre, mais bien entendu, il existe également des dispositifs de détection de surintensités dans n'importe quel conducteur électrique, par exemple une surintensité par rapport à un signal utile dans un réseau de communication.
On peut également détecter d'autres événements, comme les variations du champ magnétique ou électrique selon des techniques connues par l'homme du métier.
Les dispositifs de l'art antérieur n'apportent cependant pas totale satisfaction. On constate que malgré leur intérêt pratique, les dispositifs de surveillance précédemment décrits n'ont pas connu l'essor industriel escompté.
Une des raisons pour cela est que les dispositifs de l'art antérieur nécessitent la présence d'un circuit magnétique entourant le conducteur 4 pour la détection des événements dans le conducteur 4. Le circuit magnétique est généralement encombrant, et n'est pas facilement intégrable dans un boîtier. Le montage des dispositifs selon l'invention à proximité du conducteur 4 n'est donc pas aisé. De plus, les moyens 3 des dispositifs de l'état de la technique sont souvent compliqués et nécessitent l'actionnement de plusieurs dispositifs de saisie pour l'affichage des mesures.
Enfin, les dispositifs de l'art antérieur ne permettent pas de remonter à la charge électrique de l'événement. PRESENTATION DE L'INVENTION.
L'invention propose d'améliorer la situation et de proposer un dispositif présentant des avantages par rapport à l'art antérieur.
Un des buts de l'invention est donc de proposer un dispositif pratique de détection d'événements dans un conducteur électrique qui puisse de plus fournir un horodatage de l'événement.
Un des buts de l'invention est donc notamment de proposer un dispositif de détection d'événements dans un conducteur électrique qui puisse être monté facilement et directement sur le conducteur.
Un des buts de l'invention est donc notamment de proposer un dispositif de détection sous la forme d'un boîtier.
Un des buts de l'invention est donc de proposer un dispositif de détection d'événements sans la présence d'un circuit magnétique.
Un des autres buts de l'invention est de proposer un dispositif de détection d'événements dont la consultation des mesures est également facilitée.
Un des buts de l'invention est notamment de proposer un dispositif dont les mesures sont consultables par l'actionnement d'un seul dispositif de saisie. Enfin, un des buts de l'invention est de proposer un dispositif permettant de donner la charge de l'événement.
A cet effet, l'invention propose un dispositif autonome de surveillance d'événements dans un conducteur électrique, comportant un capteur de variation d'un flux de champ magnétique dans une bobine d'un circuit électrique, cette variation de flux étant générée par un événement, et comportant en outre d'une part des moyens de comptage, de mémorisation et d'horodatage des événements et d'autre part des moyens d'affichage et de visualisation de l'horodatage des événements, caractérisé en ce que la bobine est du type circuit imprimé et est disposée dans un boîtier du dispositif apte à être monté directement sur le conducteur.
Ainsi, pour les assurances, pour savoir si les dégâts déclarés par un de leurs assurés sont réellement dus à un coup de foudre, la présente invention permet de dater précisément et facilement l'événement pour vérifier les déclarations, et corréler les informations avec des bulletins météorologiques par exemple.
De la même façon, l'invention permet, pour des procédures de maintenance, de pouvoir dater l'événement. En effet, certaines procédures de maintenance doivent être effectuées dans un certain temps suivant un événement, tel qu'un coup de foudre.
On note que par ensemble d'événements, on entend une succession dans le temps d'événements physiques de même nature.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- le capteur comporte en outre des moyens permettant de mémoriser l'intensité du courant traversant la bobine et qui est fonction de l'intensité de l'événement qui se déroule dans le conducteur ;
- les moyens comportent des moyens intégrateur permettant de remonter à la charge qui a créé le courant traversant la bobine ;
- le dispositif comporte des moyens aptes à permettre à un utilisateur de faire défiler l'ensemble d'événements pour visualiser un événement choisi sur les moyens de visualisation ; - les moyens de visualisation sont aptes à afficher le rang, l'année, le mois, le jour, l'heure et la minute de l'occurrence de chaque événement.
- le dispositif comporte des moyens permettant d'envoyer un signal hors du boîtier lors de l'occurrence d'un événement ; - les moyens d'envoi comportent des moyens générateurs d'un signal lumineux et une fibre optique transportant ledit signal lumineux hors du boîtier ;
- les moyens d'envoi comportent des moyens générateur d'un signal radio pour envoyer des informations sur au moins un événement hors du boîtier ; - le dispositif comporte des moyens d'alimentation électrique autonomes ; et
- la bobine comporte au moins deux circuits formant bobines montés en série.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 et 2, déjà commentées, représentent schématiquement un dispositif de détection et de comptage de coups de foudre selon l'état de la technique ; - la figure 3, déjà commentée, représente schématiquement le principe de détection d'une surintensité passant dans un conducteur ;
- la figure 4 représente schématiquement un montage possible d'un mode de réalisation selon l'invention ;
- la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation avantageux d'un capteur de champs magnétiques disposé dans un dispositif selon l'invention ;
- la figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation possible d'un boîtier selon l'invention ; et
- la figure 7 représente schématiquement l'ensemble des blocs pouvant être disposés dans un boîtier d'un dispositif selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE.
La figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation possible d'un dispositif 1 de détection, de comptage et d'horodatage d'événements physiques selon l'invention. La figure 6 montre que le dispositif 1 comporte principalement un boîtier 2 apte à être monté sur un conducteur électrique, généralement un conducteur de descente de paratonnerre 4, le boîtier étant préférentiellement de forme sensiblement parallélépipédique comportant sur une face avant 11 d'extension verticale des moyens 3 d'affichage et de visualisation d'informations concernant la détection, le comptage ou l'horodatage des événements physiques. Les moyens 3 comportent par exemple un écran à cristaux liquides.
Lors d'une décharge provoquée par la foudre touchant le sommet du paratonnerre 4, la surintensité électrique se déplace dans le conducteur de descente du paratonnerre 4 vers la prise de terre généralement située au sol. Le courant passe donc dans le paratonnerre 4.
Une face arrière 12 qui s'étend verticalement et est opposée à la face avant 11 comporte des moyens de fixation à un conducteur électrique 4.
Les moyens de fixation sont référencés par 5 sur la figure 7, qui est une coupe longitudinale schématique du dispositif 1 et des blocs fonctionnels situés à l'intérieur du boîtier 2. Les moyens de fixation 5 comportent une plaque formant bride et des moyens de fixation 20 de la bride sur la paroi arrière du boîtier, comportant par exemple des vis.
Ainsi, lorsque le boîtier 2 est en position sur le paratonnerre 4, ce dernier s'étend entre la paroi 12 du boîtier 2 et la plaque des moyens 5. La paroi 12 et la plaque sont sensiblement parallèles l'une par rapport à l'autre.
Les moyens de fixation 5 permettent de fixer de façon isolante le dispositif 1 au conducteur 4. Ils garantissent ainsi l'autonomie du système.
On entend par « autonomie » une autonomie à la fois d'alimentation électrique des différents composants constituant le dispositif 1 , et une autonomie du potentiel du dispositif 1. En effet, le dispositif 1 n'est relié à aucun conducteur extérieur. Il ne fait partie d'aucun circuit électrique. C'est pourquoi il peut être monté, grâce à une liaison isolante, sur des paratonnerres 4 qui sont traversés par des intensités électriques très importantes. Le dispositif 1 est isolé du monde extérieur électriquement et ne risque pas d'être traversé par un fort courant qui pourrait l'endommager ou endommager des éléments d'un circuit dans lequel il serait monté. La figure 7 montre ainsi que le boîtier 2 comporte, à proximité de la paroi arrière 12 du boîtier 2 et du conducteur 4, un bloc 40 de détection d'un phénomène physique.
Le bloc 40 de détection est situé à proximité de la paroi arrière du boîtier 2 et à proximité du conducteur 4, afin d'assurer une meilleure détection de l'événement. Le bloc 40 détecte l'événement et le transforme en un signal électrique.
La sortie du bloc 40 est reliée à des moyens 41 de traitement du signal électrique issu du capteur 40, afin de pouvoir injecter le signal dans un bloc 42 comparateur qui compare la valeur du signal électrique à un seuil prédéterminé fonction de l'application choisie.
Si la valeur du signal est supérieure au seuil, alors on déclenche un bloc compteur 43 qui incrémente le nombre d'événements qui se sont produits dans le conducteur 4, et selon l'invention, déclenche également un horodatage de l'événement qui vient de se produire. Les informations de détection, de comptage et d'horodatage sont ensuite envoyées vers les moyens d'affichage 44 et l'écran 3 sur la face avant 11 du boîtier 2.
Ainsi, le dispositif 1 comporte des moyens permettant de détecter, compter et horodater des événements physiques, tels qu'une variation d'un champ magnétique, d'un champ électrique, ou de détecter une surintensité traversant le conducteur 4.
La suite de la description prend pour exemple la détection d'une surintensité. Cette surintensité peut avoir lieu sur un paratonnerre, sur un parafoudre protégeant une installation électrique, une installation électrique classique, ou des conducteurs de réseaux de télécommunication transportant un signal électrique support d'informations. Ainsi le conducteur 4 peut être de différente nature en fonction des applications. Les composants des différents blocs du dispositif 1 sont tels que le dispositif 1 puisse satisfaire à la norme UTE C 17-106. Notamment, la norme définit que les ordres de grandeur des surintensités détectées sont de 1 kA. Ainsi, le dispositif 1 détecte une surintensité par rapport à un seuil, le seuil étant fixé et prédéterminé dans des moyens 42 visibles à la figure 7.
La figure 4 représente schématiquement un circuit électronique permettant un mode de réalisation possible du dispositif selon l'invention. Le circuit de la figure 4 utilise la technologie « circuit monté en surface » ou CMS selon la terminologie généralement employée par l'homme du métier. La technologie CMS permet d'obtenir un circuit très plat et obtenir un boîtier compact.
On remarque ainsi que le bloc 40 comporte principalement une bobine permettant de détecter la variation du flux de champ magnétique créée par la surintensité 30 traversant le conducteur 4.
La figure 5 montre que le bloc détecteur 40 comporte avantageusement un enroulement formant une bobine matérialisée sous forme d'une technologie circuit imprimé.
Le détecteur est disposé dans une position excentrée par rapport à l'axe du conducteur 4. Une telle position évite la compensation des flux rentrant par et sortant de la bobine, compensation qui se produit si le détecteur est centré par rapport à l'axe du connecteur 4.
Avantageusement et comme le représente la figure 5, on augmente la sensibilité du bloc 40 en montant en série au moins deux bobines 61 et 62 du même type et excentrées par rapport à l'axe 30. Les deux bobines 61 et 62 sont montées en série, mais le sens d'enroulement des bobinages de chaque bobine est symétrique à celui de l'autre bobine par rapport à un plan passant par l'axe 30 et perpendiculaire au plan passant par les bobines 61 et 62. Une bobine a ses bobinage s'enroulant dans le sens horaire, la bobine montée en série a ses bobinages s'enroulant dans le sens trigonométrique. Ainsi, les flux de champ magnétique ne se compensent pas. L'ensemble du bloc 40 peut donc être centré sur l'axe 30. Avantageusement, le circuit comporte quatre bobines montées en série et dont les sens de bobinage sont symétriques par rapport à l'axe. Le circuit comporte alors deux bobines sur chaque surface de la plaque sur laquelle il est monté. Le bloc 41 monté en sortie du bloc 40 comporte principalement un pont de diodes permettant de redresser le signal, et ainsi détecter une surintensité quel que soit son sens de passage dans le conducteur 4.
Le circuit de la figure 4 comporte également un bloc 55 limiteur d'intensité sortant du bloc 40. Il est d'une part relié à la sortie du bloc 40 et d'autre part relié à l'entrée du bloc 41. Il protège ainsi l'ensemble du circuit en aval de lui.
Le bloc 41 traite donc le signal afin de pouvoir l'injecter dans le bloc 42 qui comporte principalement une capacité C1 dont on mesure la charge et la décharge dans une résistance R3. Le bloc 42 comporte également une diode Zéner D1 montée en parallèle de la résistance R3 et qui exerce la fonction d'écrêtage du signal électrique issu de la charge et de la décharge de la capacité C1.
La sortie de la diode D1 est reliée à des éléments formant portes logiques 56, 57 formant comparateur à un seuil prédéterminé. Ainsi, en fonction du niveau de signal en sortie du bloc 41 , les éléments logiques 56 et 57 fournissent une instruction à un ensemble 58 formant circuit intégré formant compteur et horodateur, possédant notamment de plus une horloge intégrée qui permet d'horodater chaque événement.
Si le signal en sortie du bloc 41 est inférieur au seuil, alors l'ensemble 58 ne compte pas d'événement supplémentaire.
Si par contre le seuil est dépassé, les éléments logique 56 et 57 délivre à l'ensemble 58 un signal apte à incrémenter un compteur d'événements.
Les informations enregistrées par l'ensemble des circuits intégrés 58 sont ensuite transférées au bloc 44 d'affichage. Le bloc 44 transmet à l'écran 3 situé sur la paroi du boîtier 2 pour son affichage pour un utilisateur.
L'affichage comprend une information concernant le rang 50 de l'événement dans l'ensemble d'événements détectés, une information 51 concernant l'année de l'événement, une information 52 concernant le mois de l'événement, une information 53 concernant son jour, ainsi que l'heure et les minutes en 54 auxquelles il s'est produit.
L'ensemble 58 de circuits intégrés peut détecter x événements et afficher un par un y événements. X et y peuvent être égaux, mais peuvent par exemple être égaux à 100 et 10 respectivement.
La figure 6 montre que le défilement des informations sur les moyens d'affichage 3, notamment l'affichage des y événements selon leur rang, s'effectue grâce à des moyens 6 fixés sur une paroi du boîtier 2. Les moyens 6 permettent à un utilisateur de faire défiler les événements enregistrés sur l'affichage et comportent par exemple un bouton pressoir. Avantageusement, le bouton pressoir est fixé sous la paroi inférieure du boîtier 2 pour ne pas être sensible aux intempéries.
Avantageusement, le dispositif 1 comporte des moyens permettant le réglage des moyens d'horodatage compris dans l'ensemble 58. Notamment, les moyens de réglage comportent des moyens de mise à l'heure de l'horloge interne et de la date comptés par l'ensemble 58. Les moyens de réglage peuvent être confondus avec les moyens 6 de défilement des événements, ou posséder un bouton poussoir distinct fixés sur une paroi du boîtier 2. En variante il peut s'agir d'un actionneur magnétique qui agit à travers le boîtier, pour commander une ampoule de type Reed par exemple. Le protocole de réglage des moyens d'horodatage est classique et se fait par exemple par succession de pressions sur les moyens de réglage. On peut également selon une variante prévoir des dispositifs permettant la synchronisation des moyens d'horodatage par rapport à une horloge de haute précision, par des moyens radio électriques par exemple. Ainsi, le dispositif reste toujours à l'heure et on obtient une précision d'horodatage très forte, sans qu'un utilisateur ait besoin de remettre à l'heure le dispositif suite à une dérive de l'horloge dans le temps. Avantageusement, la mise à zéro du compteur d'événements est impossible par un utilisateur, et ne peut être effectuée que par un retour à l'usine et un démontage du dispositif. Ceci permet d'éviter les abus de la part de personnes malveillantes, qui n'auraient pas effectué des actions de maintenance après un événement par exemple, et qui voudraient effacer les traces de cette omission.
Avantageusement encore, le boîtier 2 peut comporter des moyens permettant d'envoyer un signal hors du boîtier 2 lors de l'occurrence d'un événement.
Ce signal permet d'avertir une personne extérieure lors de l'occurrence d'un événement, par exemple en vue d'une maintenance dans un temps relativement proche par rapport à l'événement.
Les moyens d'envoi comportent par exemple des moyens envoyant un signal radio. Préférentiellement, les moyens d'envoi comportent un générateur lumineux et une fibre optique 7 envoyant un signal lumineux hors du boîtier 2 pour prévenir une personne, ou déclencher un dispositif à distance.
Ce dispositif 7 d'envoi de signal hors du boîtier 2 est préférentiellement sous forme optique, afin de maintenir la caractéristique d'autonomie de potentiel et d'isolation du dispositif 1 vis-à-vis du monde extérieur.
Le boîtier peut également comporter des moyens de liaison radio avec un module porté par un utilisateur. Ainsi, l'utilisateur peut consulter les mesures effectuées par le dispositif à distance, ou le boîtier peut envoyer les résultats de mesure ou un signal d'alarme à distance, tout en maintenant l'autonomie du boîtier.
On rappelle qu'on entend par autonomie, une autonomie d'alimentation électrique ainsi qu'une autonomie de potentiel électrique, c'est-à-dire que le dispositif 1 n'est relié à rien électriquement et peut subir des phénomènes ou des événements de forte amplitude électrique sans endommager un circuit ou une installation située en aval par exemple.
Classiquement, pour assurer l'autonomie d'alimentation électrique du dispositif, celui-ci comporte une batterie classique longue durée. Cependant, on peut prévoir dans une variante des moyens 8 formant pile solaire visibles à la figure 6.
Les dimensions du boîtier parallélépipédique sont de l'ordre de 5 cm. Le boîtier est étanche pour pouvoir supporter les conditions atmosphériques les plus difficiles.
Selon une variante avantageuse, représentée schématiquement à la figure 7, le dispositif comporte de plus un bloc 45 permettant de mémoriser une information qui est fonction de l'intensité de l'événement 30 qui se déroule dans le conducteur 4.
Dans l'exemple de la présente description, il peut s'agir du courant mesuré en sortie du détecteur 40. Ainsi, en connaissant les valeurs des inductances et de la mutuelle entre le conducteur et la bobine, on peut remonter à l'intensité du courant qui a traversé le conducteur 4. On peut également, en intégrant cette valeur du courant, remonter à la charge qui a créé ce courant.
Avantageusement, cette information sur l'intensité de l'événement qui s'est produit dans le conducteur 4 est transmise aux moyens de visualisation et d'affichage 44 pour être affichée sur l'écran de visualisation 3 du boîtier 2.
Ainsi, le boîtier 2 comporte deux circuits principaux montés en parallèle à partir de la sortie du capteur 40. Le premier circuit est composé du bloc (41 , 42 et 43) et comporte éventuellement une étape d'écrêtage en sortie du capteur 40 afin de comparer une impulsion à un seuil prédéterminé, en vue d'un comptage et d'un horodatage. Le deuxième circuit comporte principalement le bloc 45 qui garde en mémoire une information analogique en sortie du détecteur 40 que l'on peut relier par la suite à la valeur de l'intensité de l'événement.

Claims

REVENDICATIONS.
1. Dispositif (1 ) autonome de surveillance d'événements dans un conducteur (4) électrique, comportant un capteur (40) de variation d'un flux de champ magnétique dans une bobine d'un circuit électrique, cette variation de flux étant générée par un événement, et comportant en outre d'une part des moyens (43) de comptage, de mémorisation et d'horodatage des événements et d'autre part des moyens (44, 3) d'affichage et de visualisation de l'horodatage des événements, caractérisé en ce que la bobine est du type circuit imprimé et est disposée dans un boîtier (2) du dispositif apte à être monté directement sur le conducteur (4).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le capteur (40) comporte en outre des moyens (45) permettant de mémoriser l'intensité du courant traversant la bobine et qui est fonction de l'intensité de l'événement qui se déroule dans le conducteur.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (45) comportent des moyens intégrateur permettant de remonter à la charge qui a créé le courant traversant la bobine.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (6) aptes à permettre à un utilisateur de faire défiler l'ensemble d'événements pour visualiser un événement choisi sur les moyens de visualisation (3).
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (3) sont aptes à afficher le rang (50), l'année (51), le mois (52), le jour (53), l'heure et la minute (54) de l'occurrence de chaque événement.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant d'envoyer un signal hors du boîtier lors de l'occurrence d'un événement.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'envoi comportent des moyens générateur d'un signal lumineux et une fibre optique (7) transportant ledit signal lumineux hors du boîtier (2).
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'envoi comportent des moyens générateur d'un signal radio pour envoyer des informations sur au moins un événement hors du boîtier (2).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alimentation électrique autonomes.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la bobine comporte au moins deux circuits formant bobines (61 , 62) montés en série.
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