Brevet FR2189789A1 — publié le 19740125

La présente invention concenle un circuit de commande qui déternine lui-meme l'état de la charge. Les circuits de constante, par exemple de température, de pression ou de tar-x d1humidité, comportent généralement un cir cuit dtalimentation et et un circuit de lecture et ils imposent donc le raccordement de groupes séparés de fils d'alimentation et de fils de lecture. En raison des impératifs d'espace et d'environnement, il est quelque fois difficile, sinon impossible d'installer des fils de lecture séparés jusqu'au point où la charge doit être surveillée et commandée. La préserte invention élimine la nécessité de surveiller une charge, telle qu'un dispositif de régulation de températurc, d'humidité ou de pression au moyen d'un détecteur séparé. La charge est connectée dans une branche d'un pont auquel des impulsions sont appliquées périodiquement. Si la charge a varié hors des limites dpéquilibrage du pont, le signal de sortie de ce delmier est appliqué à un comparateur. Celui-ci compare le signal de sortie du pont à un niveau prédéterminé et stil y a lieu, il commande un commutateur qui applique l'alimentation à la charge pendantune période définie et par l'intermédiaire d'un circuit séparé. Lorsque l'alimentation et ensuite coupée, des impulsions sont à nouveau appliquées au pont, de manière à déterminer l'état de la charge. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est le schéma d'un mode de réalisation de l'invention. La figure représente les éléments essentiels du circuit selon l'invention, encadrés en traits pointillés. Ces éléments comportent un pont 10, un circuit convertisseur constitué par un circuit comparateur ll et par un circuit de commutation 12, et une source d'alimentation 13. L'invention sera décrite dans le cas de régulation de température par unecharge chauffante, bien qu'elle ne soit pas limitée à cette application particulière. Ainsi que le montre la figure , une tension alternative d'alimentation est appliquée par les fils 14 et 15 à la source d'alimentation 13 et au pont 10. L'une des branches du pont est constituée par une résistance 16, un potentiomètre variable 17, une résistance 18 et une diode redresseuse 19. La branche opposée du pont comporte une charge 20 dont le coefficient de température peut etre positif ou négatif, une résistance 21 et une diode redresseuse 22 dont la cathode est connectée à la cathode de la diode 19. Le pont est alimenté par un fil commun 15 connecté à la résistance 16 et à la charge 20, et par un fil 14 connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 232 au point commun entre les diodes 19 et 22. La sortie du pont est reliée au circuit comparateur 11 par les bornes 24 et 25. Le signal de sortie du pont apparaissant aux bornes 24 et 25 résulte dgun déséquilibre et il indique si la température de la charge 20 est supérieure ou inférieure à la température définie parle réglage du potentiomètre calibré 17. Selon l'invention, le pont reçoit des impulsions à intervalles réguliers de manière à déterminer son état d'équilibre et à lire par conséquent ltétat cè la charge. Selon l'exemple, présent, le pont reçoit des impulsions et la lecture n'est effectuée que lorsque le fil 15 sous tension alternative, est positif par rapport au fil 14. I1 est entendu que des impulsions pourraient astre appliquées de toute autre manière. I1 sera supposé par exemples que l'alimentation est appliquée en-tre les fils 14 et 15,que la charge 20 présente un coefficient de température positif et que sa température est inférieure à la température voulue déterminée par le potentiomètre 17. Dans ces conditions, lorsque le fil 14 est positif par rapport au fil 15, aucun courant ne circule dans le pont, car les diodes 19 et 22 sont bloquées. Aucune lecture n1et alors effectuée. Lorsque le fil 15 devient positif par rapport au fil 14, une impulsion de courant circule dans les deux branches du pont et dans les diodes 19 et 22 correspondantes. Du fait que la température de la charge 20 est inférieure à la température déterminée par le potentiomètre 17, sa résistance est inférieure à celle du potentiomètre. La chute de tension est donc plus importante aux bornes du potentiomètre 17 qu'aux bornes de la charge 20. La borne de sortie 24 du pont est donc plus négativeque la borne de sortie 25. Le signal de tension négative de la borne 24 est ensuite appliqué à ltentrée négative 26 d'un amplificateur 27 du circuit comparateur 11. La borne de sortie 25 du pont est reliée à l'entrée positive 28 de l'amplificateur. L'amplificateur 27 est choisi de manière à délivrer un signal de sortie positif lorsqu'un signal est appliqué à son entrée négative. Le signal de sortie positif est appliqué, par la résistance 29, au collecteur 30 d'un transistor 31 et de là, par 11 intermédiaire dtune diode 32, à un condensateur 33 dont autre armature est connectée au fil commun 15. Plus le niveau du signal de sortie de l'amplificateur et élevé, plus la charge du condensateur 33 est importante. Le transistor 31 qui sera décrit en détail par la suite, a un rtle de fixation de niveau lorsque le fil 14 devient positif. Le condensateur 33 se charge lorsque le files positif, et lorsque la tension aux bornes de la charge est inférieure à la tension aux bornes du potentiomètre 17, de sorte que le pont applique un signal négatif à ltamplificateur 27 qui délivre donc un signal de sortie positif. Le signal de sortie du circuit ccmparateur 11 est ensuite appliqué au circuit de commutation 12. Plus particulièrement, la tension aux bornes du condensateur 33 est appliquée à un circuit basculeur constitué par les transistors 34 et 35. Selon cette disposition, le condensateur 33 est relié à la base 36 du transistor 34. La base 36 est également connectée au collecteur 38 du transistor 35 par l'intermédiaire d'une résistance de réaction 37. Lorsque la tension aux bornes du condensateur 33 a atteint une valeur positive prédéterminée, le transistor 34 devient conducteur et le transistor 35 est bloqué. Lorsque le transistor 34 est conducteur, son collecteur 39 qui est relié à la tension E+ est à une tension basse. Le transistor 35 est bloqué car sa base 40 est également à une tension basse parle fait qu'elle est reliée par la résistance de réaction 41 à la tension Es et au collecteur 39 du transistor 34. Dans ces conditions, la tension au collecteur 38 du transistor 35 est voisine de la tension d'alimentation E+. Lorsque le transistor 34 est conducteur, avec le transistor 35 bloqué, le condensateur 42 se charge à la tension E par l'intermédiaire des résistances 43 et 44. Le point comtijun entre ces deux résistances est connecté au collecteur 38 du transistor 35. L'armature du condensateur 42 est connectée à l'émetteur 45 d'un transistor unijonction 46.Lorsque la tension aux bornes du condensateur 42 atteint la tension de pic du transistor unîjonction 46, celui-ci est débloqué et il décharge le condensateur dans un transformateur dtimpulsions 47. La tension développée dans 12 enroulement secondaire 48 du transformateur et appliquée à l'électrode de commande 49 d'un triac 50 qui applique à son tour toute la tension alternative aux bornes de la charge 20. En effet, le triac est en parallèle et courtcircuite la partie du pont dans laquelle la charge est connectée. Du f L'alimentation n'est plus appliquée à la charge 20, le pont 10 reçoit à nouveau des impulsions et l'état de la charge chauffante est détecté lorsque le fil 15 et positif. Si la température de la charge est encore inférieure à la température représentée par le potentiolètre 17, le cycle complet de charge du condensateur 33 se répète lui-meme. La fonction du transistor 31 sera mainenant décrite. Ainsi que le montre la figure , la base 52 de ce transistor est connectée par l'intermédiaire dtun diode 52' au fil d'alimentation 14. Lorsque le fil 14 est positif, la base 52 est positive dc sorte que le transistor 31 est conducteur et fixe à la tension du fil commun 15 la sortie de l'amplificateur 27 au point 53. Cette disposition évite ltamplification de signaux parasites qui pourraient ajouter des charges au condensateur 33 et améliore donc le rapport signal/bruit de l'ensemble. Le transistor 31 a également une autre fonction qui consiste à verrouiller la sortie de l'amplificateur sur la tension du fil 15, lorsque le fil 14 est positif et que le triac 50 est conducteur applique toute 12alimentation alternative sur la charge 20 et sur la sortie 25 du pont. Du fait que cette sortie 25 est connectée à 12entrée positive 28 de l'amplificateur 27, la sortie de l'amplificateur devient positive chaque fois que la tension aux bornes de la charge est positive.Dans ces condi- tions, le transistor 31 fixe au potentiel du fil 15 la sortie de l'amplificateur au point 53 et interdit au condensateur 33 de se charger. Les diodes Zener 54 et 55 protègent l'entrée de ltampli- ficateur lorsque toute la tension d'alimentation est appliquée à la charge. Il sera supposé maintenant que la température de la charge 20 est supérieure à la température déterminée par le potentiomètre 17 et que le triac 50 est bloqué. Lorsque le fil 14 est positif, aucune mesure ntest effectuée par le pont puisque les diodes 19 et 22 sont bloquées. Lorsque le fil 15 est positif et que la température de la charge est supérieure à celle déterminée par le potentiomètre, le signal de sortie du pont est positif. La sortie de ltamplificateur est donc négative et la diode 32 empoche le condensateur 33 de se charger. Le transistor 34 et le transistor uni jonction 36 sont donc maintenus bloqués et l'alimentation n'est pas appliquée à la charge 20. Pendant que la charge se refroidit, son état est lu périodiquement lorsque le pont 10 reçoit des impulsions constituées par les alternances négatives du courant alternatif. Quand la charge est refroidie de manière que sa température soit in- férieure à celle déterminée par le potentiomètre, le signal de sortie du pont devient à nouveau négatif et fait apparattre un signe positif à la sortie de l'amplificateur. Le circuit de commutation est déclenché lorsque le condensateur 33 est chargé et le triac 50 applique ltalimentation à la charge 20. Le cycle se poursuit et la température de la charge est ainsi modulée légèrement au-dessus et au-dessous de la température voulue.La précision de la commande et réglée par le gain de ltamplificateur eS par la constante de temps du condensateur 33 avec les résistances 37 et 51 et la résistance équivalente d'entrée du transistor 34 débloqué. Des dispositions sont prises pour éviter la circulation d'un courant excessif dans le pont 10 lorsque l'alimentation est appliquée à la charge 20. Ce résultat est atteint parti culierement au moyen des diodes 19 et 22 connectées en opposition au point commun entre les branches opposées du pont. La puissance dissipée par les résistances 16, 18, 21 Ef. par le potentiomètre 17 est maintenue ainsi à un niveau compatible avec des résistances courantes à faible puissance. Les diodes 19 et 22 jouent également un autre rtle qui consiste à redresser le courant dans leur branche respective lorsque le pont est utilisé pour une mesure, et elles permettent ainsi dtappliquer un signal d'erreur en impulsions continues à l'amplificateur. I1 est évident que dans le cadre de l'invention, le dispositif de commutation peut être autre qu'un triac. De mêmes des circuits comparateurs autres que amplificateur et des circuits de commutation autres qu'à circuit basculeur-transistor unijonction peuvent être utilisés. Le circuit peut comporter d'autres circuits oscillants tels que des ciruits multivibrateur astables à transistors ou des oscillateurs à transistor bloqué. De même, le signal de sortie du pont peut être transféré au circuit de commutation par toute autre type de circuit convertisseur. Les impulsions appliquées au pont peuvent provenir d'une source autre que la source dealimenta- tion de la charge et cette dernière pourrait être également alimentée en courant continu. En outre, selon le présent mode de réalisation, la charge consiste en une résistance chauffante mais le circuit selon l'invention pourrait stappliquer à la command e du courant dans une impédance d'un autre type servant par exemple à la régulation de la pression ou de 11 humidité. Le meme type de circuit peut éventulelement contrôler plus d'un seul phénomène comme dans le cas de chauffage et de refroidissement. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Circuit de détermination de l'état d'une charge, caractérisé en ce qu'il comporte un pent comportant une entrée et une sorte et dans une branche duquel se trouve la charge, un dispositif dc commutation comportant une entrée et une sortic, ladite sortie étant agencée de manière à connecter une source d'alimentation à ladite charge en court-circuitant ledit pont, et un circtit appliquant périodiquement des impulsions à ladite charge lorsque la source d'alimentation est déconnectéc de manière à déterminer l'équilibre dudit pont et par consequent l'état de ladite charge, et à commander ledit dispositif de commutation lorsque ladite charge se trouve dans un état prédéterminé. 2 - Circuit selon la revendication 1, earactérisé en ce que l'impédance électrique de la charge varie, de manière à provoquer le passage d'un ccurant, lorsqu'un changement se produit dans son état de fonctionnement. 3 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que larésistance de ladite charge présente un coefficient de température mesurable. 4 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en qu'il comporte un dispositif convertisseur connecté entre la sortic dudit pont et l'entrée dudit dispositif de commutation, et destiné à transformer le signal de sortie dudit pont en un signal qui commande ledit dispositif ce commutation lorsque ledit pont se trouve dans un état prédéterminé, de manière à appliquer l'alimentation à ladite charge. 5 - Circuit selon la revendication 4, caractérisé er ce que ledit dispositif convertisseur comporte un amplificateur. 6 - Circuit selon la revendicatin 1 caraetérisé en ce que le pont comporte deux éléments redresseurs connsotés en opposition l'un par rapport à l'autre dans des branches voi- sines 7 - Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de sortie dudit pont est appliqué audit amplificateur, ledit circuit comportant également un dispositif qui court-circuitela sortie de l'amplificateur lorsque l'alimen- tation est appliquée à ladite charge et entre les impulsions appliquées audit pont. 8 - Circuit selon la revendication 5 caractérisé en ce que le signal de sortie dudit amplificateur est appliqué à un circuit de charge, ledit circuit de commande comportant également un dispositif qui limite ladite charge à une polarité prédéterminée du signal de sortie dudit amplificateur. 9 - Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un circuitbasculeur connecté à la sortie dudit circuit de charge. 10 - Circuit selon la revendication 90 caractérisé en ce qu'ilwmporte un dispositif oscillateur connecté audit circuit basculeur et qui oscille lorsque ledit circuit basculeur se trouve dans l'un de ses états. 11 - Circuit selon la revendication 10 caractérisé en ce que ledit dispositif oscillateur compote un transistor tmi ionction. 12 - Circuit selon la revendication 11, caractérisé en ce que les impulsions de sortie dudit transistor uni-jonction sont appliquées à un transformateur dont la sortie est connectée à l'entrée dudit dispositif de commutation. 13 - Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de commutation consiste en un triac. 14 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte une source dtalimentation en on courant alterna- tif, les impulsions appliquées audit pont étant des alternances dudit courant alternatif. 15 - Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce qui que ledit dispositif/court-circuitela sortie dudit amplificateur est constitué par un transistor dont la sortie est connectée à la sortie de l'amplificateur et dont la base est connectée à une source d'alimentation en courant alternatif.