Brevet FR2008917A1 — publié le 19700130

20.08917 La présente invention se rapporte à des dispositifs logiques et plus particulièrement à un dispositif de ce type utilisant des éléments électro-thermiques tels que des thermistors. Dans des applications variées à des installations de régu-5 lation, telles que des installations de chauffage de zonesmultiple-et des installations de conditionnement d'air, le temps de réponse du dispositif de commande associé n'est pas très important» Par conséquent, des opérations de commutation et des opérations logiques peuvent être exécutées par des éléments qui réagissent 10 d'une manière relativement lentes c'est-à-dire des éléments électro-thermiques tels que des thermistors .L'emploi d'éléments de commande électro-thermiques est avantageux à cause de leur simplicité, de leur sécurité de fonctionnement et de leur prix de revient relativement bas .Toutefois, pour faciliter la coneep-15 tion du matériel et pour en assurer un fonctionnement souple, il importe que l'on puisse disposer d'opérations de cosimande logique variées , telles que celles qui sont permises par des composants électroniques dans la technique des ordinateurs et dans le domaine de l'automation . 20 L'invention a pour buts î -de fournir tm dispositif logique qui change 1? a 1 iaesitation en courant électrique d'une charge en réponse à des combinaisons variées prédéterminées de signaux d'entrée i -de fournir un tel dispositif dans lequel les signaux d'en-25 trée peuvent se présenter sous forme de variations de température ; -de fournir un tel dispositif dans lequel 1'alimentation en courant électrique de la charge est commandée selon une fonction logique prédéterminée ; 30 -de fournir un tel dispositif qui soit d'un fonctionnement très sûr et qui soit relativement simple et bon marché . Le dispositif de commande logique selon l'invention comprend deux thermistors qui ont des coefficients de température de types opposés . Chaque thermistor est pourvu d'un moyen pour lui fournir de la chaleur et les deux thermistors sont interconnectés suivant uh dipôle . Une charge susceptible d'etre alimentée eçi courant électrique est branchée dans un circuit avec le dipôle et une source de courant électrique de telle sorte que l'alimentation en courant de la charge soit commandée-en fonction de la conduction à travers le dipôle .Par conséquent, l'état d'a- 35 40 "1 ORIGINAi 1 16253 2008917 limentation de la charge change en réponse à 1'application, de chaleur aux thermistors conformément à des conditions logiques prédéterminées . D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple î la Fig.l est un schéma électrique d'une porte logique selon l'invention connectée de façon à alimenter sélectivement en courant électrique une charge électrique à partir d'une source de tension constante ; la Fig.2 est une table de vérité illustrant le fonctionnement de la porte de la Fig.l ; la Fig.3 représente un schéma d'une autre porte logique selon l'invention également agencée de façon à alimenter sélectivement une charge électrique à partir d'une source de tension constante ; la Fig.4 est une table de vérité illustrant le fonctionnement de la porte de la Fig.3 î la Fig.5 est un schéma électrique d'une porte selon l'invention branchée de façon à alimenter sélectivement en courant une charge électrique à partir d'une source de courant constant; et la Fig.6 est uh schéma électrique d'une autre porte selon l'invention également branchée de façon à alimenter en courant une charge à pafcfcir d'une source de courant constant. On va se référer maintenant à la Fig.l sur laquelle la référence 11 désigne dans son ensemble une porte logique électrothermique accomplissant une fonction dite "H" .Cette fonction "H" est illustrée dans la table de vérité de la Fig.2 dans laquelle la présence d'un signal d'entrée ou d'un signal de sortie est indiqué par le chiffre "l" et l'absence de signal est indiqué par le chiffre "0" . Il y a deux entrées A et B et par suite quatre conditions d'entrée différentes sont possibles ; chacune d'el« les produisant une condition de sortie correspondante ainsi qu'il est indiqué sous la rubrique "Sortie" . La porte 11 comprend une paire de thermistgrs TNl et TPI . Une charge susceptible d'être alimentée en courant électrique est représentée par une résistance RI. Cette^charge peut être constituée, par exemple, par un organe de commande qui doit être alimenté sélectivement en courant comme, par exemple, un solé-noïde ou un autre organe de commande, ou bien cette charge peut 69 16253 2008917 être un élément chauffant qui comprend ainsi qu'il apparaîtra ci-après, un élément d'entrée aboutissant à un ensemble de circuits logiques électro-thermiques supplémentaires.La porte 11 et la résistance de charge RI sont connectés en série entre 5 les bornes d'une source d'alimentation en tension constante par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs d'alimentation L1 et L2 de telle sorte que la résistance de charge RI est alimentée en courant quand la porte 11 est ouverte .La tension de la source est choisie de façon à être inférieure à celle qui produirait 10 un certain échauffement propre appréciable par effet Joule des thermistors qui constituent la porte dans des conditions de fonctionnement quelconques . La source peut fournir soit un courant alternatif , eoit un courant continu. Le transistor TNl est d'une type de résistivité à coeffi-15 cient de température négatif et le thermistor TPI est d'un type de résistivité à coefficient de température positif .Les deux thermistors sont connectés en série de façon à constituer un réseau à deux bornes terminales qui est en série avec la charge RI Le thermistor TNl est en échange thermique avec un ilément 20 chauffant HAÏ , et le thermistor TPI en échange thermique avec un élément chauffant HB1. Ainsi qu'il sera exposé d'une manière plus détaillée ci-après,la porte 11 réagit à des signaux d'entrée thermiques et les éléments chauffants HAÏ et HB1 constituent des moyens commodes pour transformer des signaux électriques en 25 de tels signaux d'entrée thermiques .Toutefois, il est bien entendu que l'on peut employer d'autres sources de température variables pour fournir des signaux de commande d'entrée à la porte 11 comme, par exemple, des variations de la température ambiante, des températures d'un four, etc.. et que les moyens pour transfé-30 rer de la chaleur d'une telle source aux thermistors peuvent comporter simplement des moyens pour placer ou supporter -les thermistors en échange thermique avec de telles sources . Les thermistors constituant la porte 11 sont faits,,.- de préférence, en des matières qui présentent uhe résistance dont la 35valeur varie d'une manière relativement brusque à des seuils de température prédéterminésjainsi, -lorsque la température de l'un ou l'autre des thermistors passe par le seuil de température prédéterminé respectif , la résistance dh thermistor subit une variation relativement grande .En d'autres termes- le thermistor 40 à coefficient de température négatif présente ^233 température^, PAO ORIGINAL 69 16253 20089t7 de transition au-dessous de laquelle la résistance du thermistor diminue relativement brusquement et le thermistor à coefficient de température positif présente une température-de transition au-dessus de laquelle la résistance de ce thermistor augmente 5 relativement brusquement . Etant donné que la résistancë de charge RI est connectée en série avec la porte 11 entre les bornes d'une source de tension constante, la charge est alimentée pleinement quand un trajet de courant à faible résistance est établi à travers la porte par 10 1® fait que les deux thermistors sont dans leur état à faible résistance, et que l'alimentation en courant de la charge est pratiquement supprimée si l'un ou l'autre des thermistots est dans son état à résistance relativement grande . On suppose que la charge est d'un type qui réagit aux degrés d'alimentation 15 relativement faible et relativement important produits par les portes de l'invention à peu près de la même manière que si sa source d'énergie était complètement débranchée ou branchée .De merne^, dans ee qui suit les thermistors sont considérés comme étant conducteurs quand ils sont dans leur état à faible résis-20 tance et qu'ils sont non conducteurs quand ils sont dans leur état à résistance élevée bien qu'il soit entendu qu'il s'agit d'états de conduction et de non-conduction relatives , et qu'une faible variation de la résistance peut être suffisante pour faire varier convenablement l'alimentation en courant d'une char-2^ ge appropriée . Dans la table de vérité de la Fig.2 , les différentes combinaisons possibles des signaux thermiques d'entrée des thermistors TNl et TPI fournis par les éléments chauffants HAÏ et HB2 '.v sont indiquées dans les câlonnes désignées par les en-têtes "A" 30 et "B", respectivement .Dans ces colonnes, l'apport de chaleur, par exemple par alimentation en courant de l'élément chauffant respectif, est indiqué par le chiffre binaire "l" , tandis que l'absence de signal d'entrée thermique ou absence d'apport de chaleur est indiqué par le chiffre binaire "0" .L'alimentation 35 en courant de la résistance de charge RI est indiquée dans la colonne ayant pour rubrique "sortie" par un chiffre binaire 1 et son absence d'alimentation en courant est indiquée par le chiffre binaire "0". Quand les deux thermistors sont à une température relati-ij.0 vement basse,par exemple à la température ambiante normale, le BAD ORIGINAL 64 16253 5 2008917 trajet de conduction entre la source de tension et la résistance ' de charge RI est interrompue par la résistance élevée du thermistor TNl à coefficient de température négatif et l'alimentation en courant de la charge est supprimée.Si l'élément chauffant HAÏ 5 fonctionne seul, de sorte que la température du thermistor TNl est élevée au-dessus de son seuil, un trajet de conduction est créé et la résistance de charge RI est alimentée en courant, Par contre si l'élément chauffant HB1 fonctionne seul, le trajet de conduction est interrompu deux, fois par les résistances élevées 10 des deux thermistors.. Si les deux éléments chauffants HAÏ et HB1 fonctionnent, la conduction est interrompue par la résistance élevée du thermistor TPI à coefficient de température positif.Par conséquent, on peut voir que l'alimentation en courant de la résistance de charge RI change suivant la fonction logique dite"HH 15 de la porte représentée sur la Fig.2, et que la charge est alimentée en courant seulement si l'élément chauffant HAÏ est alimenté seul . Dans le mode d'exécution de l'invention illustrée sur la la résistance de charge RI est connectée entre les conduo-20 teurs d'alimentation L1 et L2, par 1'intermédiaire d'une porte électro-thermique 13 qui, ainsi qu'il sera exposé ci-après, assure l'alimentation en courant de la résistance RI conformément à la fonction logique "H" , qui est la fonction supplémentaire de la fonction "H" ( voir Fig.4) .La porte 13 comprend deux thermis-25 tors TN2 et TP2 qui sont essentiellement semblables aux thermistors TNl et TPI de la Fig.l, respectivement .Toutefois, les thermistors TN2 et TP2 sont connectés en parallèle de fagon à constituer un dipôle qui est en série avec la charge RI. Un élément chauffant HB2 peut fournir de la chaleur au tbe-r— 30 mistor TN2 de façon à élever sélectivement sa température au-dessus du seuil de transition respectif, et un élément chauffant HA2 peut fournir de la chaleur au thermistor TP2. On remarquera que, dans ce mode d'exécution de l'invention, l'entrée "A" est associée au thermistor à coefficient de température positif, et 35 que l'entrée "B" est associée au thermistor à coefficient de température négatif , cet agencement étant complémentaire de celui qui correspond au mode d'exécution de l'invention de la Fig.l. Ainsi qu'il est illustré par la table de vérité de la Fig.4, la résistance de charge RI est alimentée en courant sauf quand 40 l'élément chauffant HA2 fonctionne seul .Quand les deux éléments BAD ORIGINAL 69 16253 2008917 chauffants sont froids, il existe un trajet de conduction à travers les thermistors TF2 à coefficient de température positif . Quand les deux éléments chauffants sont alimentés, il existe un trajet de conduction à travers le thermistor TN2 à coefficient 5 de température négatif .Toutefois, si l'élément chauffant HA2 fonctionne seul, le thermistor TP2 à coefficient de température positif et le thermistor TN2 à coefficient de température négatif sont dans leur état à résistance élevée et par suite les demi trajets de conduction possibles aboutissant à la charge RI sont 10 bloqués . Si l'élément chauffant HB2 fonctionne seul, il existe un trajet de conduction $, travers le thermistor TP2 à coefficient de température positif „Par conséquent, l'alimentation de la résistance de charge RI est conforme à la fonction logique "H" définie par la Fig.4. 15 Dans le mode d'exécution de l'invention illustré par la Fig»5f une résistance de charge R2 est connectée en parallèle à une porte électro-thermique 15.En d'autres termes, la porte 15 shunte la résistance de charge R2. Un courant sensiblement constant est fourni à la combinaison en parallèle de la résistance 20 de charge avec la porte par l'intermédiaire d'une plaire de conducteurs d'alimentation L3 et L4. Ainsi, quand la porte 15 est bloquée, le courant fourni par l'intermédiaire des conducteurs L3 et L4 traverse la résistance de charge R2, tandis que quand la porte est ouverte, le courant est dérivé de la résistance R2, de 25 sorte que celle-ci n'est pratiquement pas alimentée en courant . La porte 15 est sensiblement identique à celle de la Fig.l et comprend un thermistor TN3 à coefficient de température négatif et un thermistor TP3 à coefficient de température positif connectés en série de façon à constituer un dipôle . Chacun des 30 thermistors TN3 et TP3 est pourvu d'un élément chauffant respectif HA3, HB3 pour lui fournir un signal d'entrée thermique .Le courant fourni à travers les conducteurs' L3 et L4 est maintenu à un niveau bas tel qu'il n'y ait aucun échauffement propre par effet Joule des thermistors constituant la porte 15. 35 Puisque la charge R2 est alimentée en courant quand la porte 15 est bloquée et n'est pas alimentée en courant quand la porte est ouverte par suite de sa connexion en parallèle avec la charge, la fonction logique commandant l'alimentation en courant de la charge est le complément de celle qui est accomplie par la 40 porte 11 de la Fig.l malgré le fait que les conducteurs internes des portes 11 et 15 sont sensiblement identiques .Ainsi, la porte BAD OR/GfNAL 69 16253 7 1008917 15 accomplit la fonction logique "H" illustrée par la Fig.4. De même, la Fig.,6 représente un montage utilisant une porte 17 qui est sensiblement identique à la porte 13 de la Fig.3 fliais qui est connecté en parallèle avec sa charge R2, entre la borne 5 d'une source de courant plutôt que d'être en série avec la charge entre les bornes d'une source de tension .La porte 17 comprend un thermistor à coefficient de température positif TP4 et un thermistor à coefficient de température négatif TN4 connectés en par rallèle , ces thermistors étant couplés thermiquement respective-10 ment aux éléments chauffants Respectifs HA4 et HB4 .Bien que la porte 17 soit ouverte dans les mêmes conditions .que la porte 13 l'alimentation en courant de la charge R2 est produite conformément à la fonction logique H illustré sur la Fig.2, du fait que la porte et la charge sont connectées en parallèle au lieu d'être 15 connectées en série . On remarquera que dans chaque mode d'exécution de l'invention le maintien des conditions exigées par la fonction logique respective détermine le maintien des conditions d'alimentation de la charge.-. 20 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple . -l bW3 8 . . 69 1.6253 2008917 REVENDICATIONS 1-Montage logique caractérisé en ce qu'il comprend une paire de thermistors qui ont des coefficients de température de types opposés, des moyens d'application de chaleur pouvant fonctionner 5 indépendamment de façon à fournir sélectivement de la chaleur à chaque thermistor, des moyens de connexions interconnectant les thermistors suivant un dipôle, une charge susceptible d'être alimentée en courant électrique et des moyens de connexion connectant le dipôle à la charge et aux bornes d'une source d'énergie 10 électrique pour commander l'alimentation en courant de la chargé en fonction de la conduction à travers les thermistors, de telle sorte que l'alimentation de la charge soit réaliséè en fonction dë l'application de la chaleur aux thermistors suivant une fonction logique prédéterminée. 15 2-Montage logique selon la revendication 1 ,caractérisé en ce que ledit dipôle et ladite source sont montés en série . 3-Montage logique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dipôle et ladite source sont montés en parallèle . 4-Montage logique selon les revendications 2 ou 3, caracté- 20 risé en ce que les thermistors sont connectés en parallèle de façon à constituer ledit dipôle . 5-Montage logique selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les thermistors sont connectés en série pour constituer ledit dipôle . 25 6-Montage logique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier des thermistors présente une température de transition au-dessus de laquelle la résistance de ce thermistor diminue d'une manière relativement brusque et que le second thermistor présente une température de transition au-dessus de laquelle •50 la résistance de ce second thermistor augmente d'une manière relativement brusque . 7-Montage logique selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'application de chaleur comprennent des éléments chauffants électriques respectifs susceptibles de 25 fonctionner indépendamment . 8-Montage logique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source fournit une tension relativement constante . 9-Montage logique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite source de courant fournit un courant sensiblement 40 constant . BAD original