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CA 02303980 2000-03-16
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BOUCLE DE COURANT COMPORTANT UN CIRCUIT DE TEST
L'invention se rapporte à une boude de courant du type 4 - 20
milliampères ou 0 - 20 milliampères, reliant un capteur analogique à
un système d'acquisition respectivement traversés par un courant de
capteur et un courant d'acquisition.
Une telle boucle de courant est largement utilisée. La boucle du
type 4 - 20 milliampères (mA) en tedinologie "2~rls" par exemple,
permet au capteur de fonctionner sur (énergie apportée par un
courant de capteur de 4 mA. Les avantages de la boucle de courant
sont bien connus : d'une part, (alimentation du capteur est portés par
'10 les mèmes fils que le signal, ce qui entrains une réduction du co~it de
la part du Gàblage par rapport à d'autres types de signaux nécessitant
plus de fils dans le càble, d'autre part le signal est très peu perturbé
par des radiations électromagnétiques, ce qui autorise une
transmission sur de longues distances ou dans un milieu à forte
75 densité de radia~ons.
D'une manière connue, on contr5te le bon fonctionnement dn
système d'acquisition à raide d'appareils de test conçus pour simuler
le fonctionnement du capteur. La simulation est réalisés en
connectant l'appareil de test en substitution du capteur analogique. La
20 déconnexion du capteur n'est pas sans inconvénient : ü existe un
risque de reconnexion incorrecte par exemple par une inversion de
polarité, ou mème un oubli de reconnexion, voire ur~ serrage
insuffisant des connexions. Oans ~s conditions, la maintenance du
système d'acquisition se révèle contre productive.
25 D'une manière également connue, on contraie le fonctionnement
du capteur analogique en le déconnectant de la boucle de courant.
On procède ainsi notamment lorsque fon démonte le capteur de son
site d'installation. Là encore, la déconnexion n'est pas sans
inconvénient : le système d'acquisition (interprète en général comme
30 une anomalie de boucle ouverte et génère une manne. II est donc
FEUILLE DE REMPLACEMENT (~EGLE 26)
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nécessaire d'intervenir pour que (anomalie ne soit pas traités comme
telle par une unité de commande du système d'acquisition.
Le but de l'invention est de remédier au problème du contrôle du
fonctionnement d'un système d'acquisition ou d'un capteur par
déconnexion - reconnexion dans une boucle de courant du type 4 - 20
mA ou 0 - 20 mA.
L'idée à la base de (invention est d'effectuer le contrôle sans
ouvrir la boucle de courant.
A cet effet, l'invention a pour objet une boucle de courant du type
4 - 20 milliampères ou 0 - 20 milliampères, reliant un capteur
analogique à un système d'acquisition respectivement traversés par
un courant de capteur et un courant d'acquisition, caractérisée en ce
qu'un circuit de test est monté en parallèle à la boucle de courant pour
injecter dans ladite boucle un courant de superposition qui se
superpose au courant de capteur ou d'acquisition.
l.e courant de superposition injecté dans la boucle de courant
par le circuit de test se superpose au courant traversant le capteur
pour simuler son fonctionnement vis-à-vis du système d'acquisition,
ou se superpose au courant traversant le système d'acquisition pour
simuler son fonctionnement vis-à-vis du capteur analogique.
Le circuit de test monté en parallèle à la boucle de courant
permet donc d'injecter un courant de superposition sans ouvrir la
boucle de courant reliant le système d'acquisition et le capteur
analogique. On remédie ainsi aux inconvénients cités précédemment
d'une part, le risque d'inverser la polarité du capteur par reconnexion
est éliminé, d'autre part, aucune anomalie de boucle ouverte n'est
détectée par le système d'acquisition lors du test du capteur
analogique.
Selon un premier avantage de l'invention, le circuit de test
comprend un générateur de tension variable monté en parallèle au
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système d'acquisition pour injecter le courant de superposition par
addition au courant d'acquisition, ce qui permet de contrôler un seuil
bas de courant du système d'acquisition.
Dans un mode préféré de réalisation, le circuit de test comprend
un ampèremètre monté en série avec le générateur de tension
continue variable pour déterminer (intensité du courant de
superposition.
Dans un autre mode préféré de réalisation, le circuit de test
comprend une diode montée en série avec le générateur de tension
variable pour protéger la boucle de courant lorsque la tension variable
est nulle.
Dans un autre mode préféré de réalisation, le circuit de test
comprend une diode montée en série avec le système d'acquisition
pour préserver une indépendance de fonctionnement de plusieurs
boucles de courant reliant plusieurs capteurs à un mème système
d'acquisition.
Selon un deuxième avantage de (invention, le circuit de test
comprend un régulateur de courant variable monté en parallèle au
capteur analogique pour injecter le courant de superposition par
addition au courant de capteur, ce qui permet de contrôler un seuil
haut de courant du système d'acquisition.
Selon un troisième avantage de l'invention, le circuit de test
comprend un régulateur de courant variable monté en parallèle au
capteur analogique pour injecter le courant de superposition par
addition au courant de capteur, le courant de superposition étant
asservi à ce courant de capteur, ce qui permet de maintenir le courant
d'acquisition dans la boucle de courant.
Dans un mode préféré de réalisation, le circuit de test comprend
un ampèremètre monté en série avec le régulateur de courant
variable pour déterminer l'intensité du courant de simulation.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront
à la lecture de la description d'exemples de réalisation illustrés par les
dessins.
La figure 1 montre sous forme de schéma électrique une boucle
de courant avec un capteur analogique et un système d'acquisition et
un circuit de test monté en parallèle pour tester le seuil bas de
courant du système d'acquisition.
La figure 2 montre sous forme de schéma électrique une boucle
de courant avec un capteur analogique et un système d'acquisition et
un circuit de test monté en parallèle pour tester le seuil haut de
courant du système d'acquisition.
La figure 3 montre sous forme de schéma électrique une boucle
de courant avec un capteur analogique et un système d'acquisition et
un circuit de test monté en paralléle pour maintenir constant un
courant d'acquisition quel que soit un courant de capteur.
Une boucle de courant du type 4 - 20 mA comprend, figure 1, un
capteur analogique 1 et un système d'acquisition 3. Le capteur
analogique est par exemple un capteur de pression monté par
l'extérieur sur une enveloppe d'un appareillage électrique à haute
tension comme un disjoncteur. II est clair cependant que (invention
n'est pas limitée à un tel capteur de pression, et s'applique à d'autres
capteurs analogiques comme fonctionnant dans une boucle de
courant 0 -20 mA ou 4 - 20 mA. On peut citer comme exemples de tels
capteurs, des capteurs de température, de débit, de pH, ou encore de
viscosité.
Le capteur de pression 1 est parcouru par un courant de capteur
Ic qui est imposé par la pression qui règne à l'intérieur de !'enveloppe
du disjoncteur remplie d'u~~aZ diélectrique d'extinction d'arc.
Le syst2me d'acquisition 3 comprend un source 5 de tension
continue V1 par exemple de 24 volts (V). La source de tension débite
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dans une résistance série R1 égale par exemple de 100 ohm (S2) un
courant d'acquisition la. Un ampèremètre A1 est temporairement
monté en paratlèle à une diode D1 en série avec le système
d'acquisition 3 pour déterminer l'intensité du courant d'acquisition la.
5 Selon l'invention, un circuit de test est monté en parallèle à la
boucle de courant pour injecter dans ladite boucle un courant de
superposition qui se superpose a~ courant de capteur ou au courant
d'acquisition.
Selon un premier mode de réalisation de (invention, figure 1, le
circuit de test comprend un générateur 7 de tension continue V4
variable entre.0 et 24 V monté en parallèle au système d'acquisition 3.
Le - générateur 7 débite un courant de superposition Is dans une
résistance série R4 égale par exemple à 100 S2.
Le courant de superposition Is est injecté par (intermédiaire du
générateur 7 de tension en amont du capteur de pression 1 par
rapport au sens du courant d'acquisition la pour s'additionner à ce
dernier, la somme la + Is étant égale au courant de capteur Ic. Un
ampèremètre A2 est monté en série avec le générateur 7 de tension
continue variable V4 pour déterminer (intensité du courant de
superposition Is.
De cette façon, on augmente progressivement la tension variable
V4 pour augmenter !e courant de superposition Is, et pour diminuer le
courant d'acquisition !a compte tenu de la constance du courant de
capteur Ic imposée par la constance de la pression à (intérieur de
l'enveloppe pendant la durée du test. On fait ainsi baisser le courant
d'acquisition la jusqu'à un seuil bas pour vérifier le bon
fonctionnement du système d'acq~~isition sans ouvrir la boucle de
courant.
De préférence, le circuit de test comprend, figure 1, une diode
D2 montée en série avec le générateur 7 de tension variable V4 pour
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empècher que le courant d'acquisition la ne soit détourné en partie
dans le circuit de test lorsque la tension variable V4 est faible.
11 est également prévu de monter une diode D3 en série avec la
source 5 de tension continue V1 du système d'acquisition 3 pour
prévenir une augmentation de cette tension V1, le courant la ne
pouvant devenir négatif. De cette façon, on préserve la possibilité
d'alimenter plusieurs capteurs de pression dans plusieurs boucles de
courant à l'aide de la mème source de tension continue et de tester le
seuil bas de courant d'acquisition d'une boucle de courant sans
perturber l'alimentation des autres capteurs de pression des autres
boucles de courant.
Selon un deuxième mode particulier de (invention, figure 2, le
circuit de test comprend un régulateur 9 de courant continu variable
monté en parallèle avec le capteur analogique 1.
Le courant de superposition Is est injecté par l'intermédiaire du
régulateur 9 de courant continu variable en aval du capteur de
pression 1 par rapport au sens du courant d'acquisition la pour
s'additionner au courant de capteur Ic, la somme Ic + Is étant égale au
courant d'acquisition la. Un ampèremètre A2 est monté en série avec
régulateur 9 de courant continu variable pour déterminer (intensité du
courant de superposition Is.
De cette façon, on augmente progressivement le courant de
superposition Is pour augmenter le courant d'acquisition la compte
tenu de la constance du courant de capteur Ic imposée par la
constance de la pression à l'intérieur de (enveloppe pendant la durée
du test. On fait ainsi augmenter le courant d'acquisition la jusqu'à un
seuil haut pour vérifier le bon fonctionnement du système d'acquisition
3 sans ouvrir la boucle de courant.
II faut noter avantageusement que pendant le contrôle des seuils
bas et haut de courant du système d'acquisition, le courant de capteur
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Ic est accessible à partir des intensités de courant d'acquisition la et
de superposition Is déterminées par les ampèremètres A1 et A2
montés dans le circuit de test. II en résulte que la pression du gaz
diélectrique contenue dans (enveloppe est surveillée pendant toute la
durée du test des seuils du système d'acquisition, à (aide du circuit de
test monté en parallèle à la boucle de courant. Une fuite du gaz
diélectrique hors de !enveloppe se traduit par une baisse du courant
de capteur Ic et par conséquent par une baisse du courant de
superposition Is aisément déterminés Far (ampèremètre A2.
Selon un troisième mode de réalisation de (invention, figure 3, le
circuit de test comprend un régulateur 11 de courant variable monté
en parallèle au capteur de pression 1 pour injecter un courant de
superposition ls par addition au courant de capteur Ic, le courant de
superposition Is étant asservi au courant d'acquisition la.
L'intensité du courant d'acquisition la acquise par le système
d'acquisition au début du test est affectée comme consigne au
régulateur 11 de courant continu variable par un asservissement 13
relié à l'ampèremètre A1 monté parallèlemen~ à la diode série D1 du
système d'acquisition 3.
Pendant toute ia durée du test, une variation du courant de
capteur Ic se traduit par une variation du courant d'acquisition la qui
est immédiatement compensée par le courant de superposition Is
injecté par le régulateur 11 pour maintenir constant le courant
d'acquisition la. Si le courant de capteur Ic baisse, le courant de
superposition Is augmente pour garder la constant.
De cette façon, on annule progressivement le courant de capteur
!c en le remplaçant par le courant de superposition Is sans ouvrir
ladite boucle de courant. Lorsque Ic est à zéro, on peut déconnecter
le capteur de pression 1 de la boucle de courant pour le contrôler tout
en prévenant une anomalie de boucle ouverte détectée par le
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système d'acquisition. Aucune alarme n'est générée par le système
d'acquisition.
Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, le circuit
de test est installé dans un boïtier amovible et portable qui comprend
des broches de branchement destinées à ètre raccordées à des
prises de test montées à demeure sur la boucle de courant.
L'une 13 des broches est raccordée en aval de la diode D1
montée en série avec le système d'acquisition en un branchement
commun avec (ampèremètre A1 déterminant l'intensité du courant
d'acquisition la. L'autre 15 broche est raccordée en aval du capteur de
pression 1. De préférence, l'ampèremètre A1 est intégré au boitier de
test qui comprend dans ce cas une troisième broche 17 raccordée en
amont de la diode D1 en un branchement commun avec
(ampèremètre.
