Brevet FR2189790A1 — publié le 19740125

La présente invention concerne un circuit de commande qui détermine lui-meme état de la charge. Les circuits de commande, par exemple de température., de pression ou de taux d'humidité comportent généralement un circuit d'alimentation 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 impératif s d'espace et dtenvironnements il est quelque fois difficile, sinon impossible, d'installer des fils de lecture jusqu'au point où la charge doit etre surveillée et commandée. La présente invention élimine la nécessité de contrtler la charge commandée, ou d es variables physiques telles que la température, le taux dthumiditéa la pression, e-tc. au moyen d'un détecteur séparé. A cet effet, des impulsions sont appliquées périodiquement à une charge conductrice de lélectri- cité et l'intensité du courant qui circule dans cette charge est échantillonnée;La tension développée par le courant échantillonné est comparée à une tension de référence liée à un point de réglage prédéterminé. Le circuit dtalimentation de la charge est alors établi ou interrompu en fonction de la différence entre la tension dléchantillonnage et la tension de référence. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est lan schéma de principe illustrant le fonc tionnement.du circuit selon l'invention, la figure 2 est le schéma d'un mode de réalisation de l'invention et, la figure 3 est lui schéma d'un autre mode de réalisation de l'invention. Le circuit selon l'invention sera d'alors décrit dans ses grandes lignes en regard de la figure 1. Le circuit 10 représenté sur la figure? est destiné à commander la température d'une charge chauffante ll dont le coefficient de température est positif, mais il faut noter que l'invention n2 est pas limitée à cette application particulière. Plus la température est élevée, plus la résistance de ladharge est grande, mais le circuit pourrait également comporter une charge à coefficient de température négatif. Le circuit est alimenté par les bornes 12 en courant continu ou en courant iternaiif. L'alimentation est est appliquée à la charge ll au moyen d'un dispositif de commutation 13 qui peut être un relais, un redresseur au silicium commande, un triac ou autre composant à- semi-conducteur. Sur la figure, le dispositif de commutatul consiste en un relais comportant un contact 14 commandé par un enroulement 15 qui constitue son circuit d'entrée. Le dispositif de commutation est normalement ouvert, à moins qutil ne soit fermé par intermittance à la commande d'une source d'impulsions 16. Lorsque le contact 14 du commutateur se ferme, un courant circule dans la charge 11 et dans un circuit de contrtle 17 comportant une résistance d'échfm- tillonnage 18 connectée à la charge. Si le cofficent de tebm yiérature de 1 E;. charge est positif, le courant qui circule est d'autant plus faible que la température de ltélément chauffant est plus élevée. De même, l'intensité du courant augmente lorsque I'éléent se redroidit. La tension aux bornes de la résistance d'échantillonnage 18, représentée par la flèche E18, est surveillée et elle est appliquée à un circuit comparateur 19 auquel est également appliquée une tension de référence produite par exemple par un potentiomètre variable 20 calibré ou autre. Le circuit compara teu traduit la différence de tensionentre la tension de référence E20 et la tension d'échantillonnage E18 en un signal qui peut commancer le dispositif de commutation 13. Plus particulièrement, le circuit comparateur peut autre agencé de manière que si la tension E18 aux bornes de la résistance d' échantillonnage 18 dépasse la tension E20 aux bornes du potentiomètre 20, le dispositif de commutation est actionné par l'enroulement 15. Dans le cas d'un coefficient de température positif, si la température de l'élément chauffant de la charge est inférieure à la température voulue déterminée par le potentiomètre 20, un courant plus important circule dans 11 élément chauffant à cause de sa résistance p pus faible. Un courant dtintensité plus importante circule alors dans la résistance d'échantillonnage 18 et développe aux bornes de cette résistance une chute de tension plus importante qui provoque ltattraction du dispositif de commutation 13 et l'appli- cation de l'alimentation à la charge 11. Lorsque la température augmente, le courant qui circule dans la charge 11 décroit. La tension E18 aux bornes de la résistance d'échentillonnage décroit également et, lorsqutelle équilibre la tension E20 délivrée par le potentiomètre du circuit comparateur 19 le dispositif de commutation 13 est désexcité. Le circuit 16 générateur d'impulsions applique périodiquement des impulsions de courant au circuit d'entrée du dispositif de commutation 13 de manière à l'exciter et à surveiller en permanence la température de la charge 11. Des impulsions courtes de courant circulent donc dans cette charge et dans la résistance d'échantillonnage 18. Si la tension E18 développée aux bornes de la résistance d' échantillonnage est inférieure à la tension E20 aux bornes du potentiomètre, la température de la cierge est égale ou supérieure à la température déterminée par le réglage du potentiomètre.Du fat que la tensicn E18 aux bornes de la résistance d'échantillonnage ne doit pas dépasser la tension E20 aux bornes du potentiomètre, aucun signal n' est émis par le circuit comparateur 19 vers le dispositif de commutation 13 qui retombe immédiatement à la fin de ltimpulsion provenant de la source 16. La charge est ainsi contrtlée par application d'impulsions jusqu'à ce que la temperature passe au-dessous de la température réglée par le potentiomètre. Lorsque cela se produit, la différence de tension entre la résistance d'échantillonnage 18 et le potentiomètre 20 est telle que le circuit comparateur 19 mantient au travail le dispositif de comulutation 13 meme après que le circuit dtimpulsions a terminé son cycle. Le fis- positif de commutation 13 reste donc excité jusqu'à ce que la température de la charge atteigne la température réglée par le potentiomètre. Lorsque les tensions E18 et E20 sont égales, le signal de sortie du circuit comparateur est nul après que la charge a reçu une impulsion provenant du circuit 16 et le dispositif de commutation est à nouveau commandé périodiquement. Lorsque la charge se refroidit, les impulsions continuent à lui être appliquées jusqu'au moment où la différence de tension aux bornes de la résistance d'échantillonnage 18 est suffisante pour que le circuit comparateur 19 maintienne au travail le dispositif de commutation. La figure 2 représente le schéma d'un mode particulier de réalisation de l'invention. Ainsi que le montrent les parties encadrées en pointillés, ce dispositif comporte une source d'alimentation 21, un circuit comparateur 22, un circuit 23 générateur d'impulsions, un circuit de commutation 24, une charge 25 et un circuit de surveillance 26. L' échan- tillonnage du courant qui cingle dans la charge 25 et dans la résistance dté-chantillonnage 27 est effectué pendant les alternances négatives du courant qui circule dans un redresseur au silicium commandé 28 et dans une diode 29. Ltin- tensité du courant dans la résistance d'échantillonnage 27 est proportionnelle à l'intensité du courant dans la charge. Bien entendu, le circuit'pourrait être agencé de manière à échantillonner pendant les alternances positives. La tension développée aux bornes de la résistance d'échantillonnage 27 est filtrée par un condensateur 30 et appliquée, par l'intermédiaire d'une résistance de sommation 31, à ltentrée inverseuse 32 d'un amplificateur 33. Une source de tension de référence produite aux bornes d'un potentiomètre 34 calibré est également appliquée à l'entrée 32 de ltamplifi- cateur par l'intermédiaire d'une résistance 35 de sommation. Si la tension négative développée par le courant qui circule dans la résistance d'échantillonnage 27 et supérieure à la tension positive qui-apparatt aux bornes du pot-erztiombtre 34, le signal résultant à l'entrée du l'amplificateur 33 est négatif. Un signal de sortie continu positif apEewatt alors à la sortie de l'-amplificateur. Le signal de sortie de ltawpli- ficateur est ensuite appliqué à l'électrode de commande 36 dtur redr esseur au silicium commandé 37 connecté en opposition avec le redresseur au silicium commandé 28 dans le circuit d' alimentation de la charge.L'amorçage du redresseur au si- licium commandé 37 provoque la charge du condensateur 38. Lorsque la tension du courant alternatif d' alimentation est inversées la tension aux bornes du condensateur 38 est appli quée à l'électrode de comtrnde du redresseur au silicium commandé 28 qui est débloqué. Les deux alternances de l'ali- mentation sont appliquées à la charge 25. Lorsque la charge est alimentée, sa température et sa résistance augmentent progressivement et l'intensité du courant décrott progressivement. Lorsque intensité du courant dans la charge décroft, la tension négative d'entrée développée par la résistance d'échantillonnage 27 décret t également jusqu'à ce qu'elle soit égale à la tension positive du potentiomètre 34. Lorsque les tensions d2équilibrent, le signal de sortie de l'amElifi- cateur 33 s'annule et fait disparat-tre les signaux appliqués aux électrodes de commande des redresseurs au silicium com-- mandés37 et 28 de sorte que la charge 25 n2est plus alimentée. L'alimentation de la charge 25 reste coupée jusqu'à ce que le redresseur au silicium commandé 37 soit débloqué par un signal d'échantillonnage extérieur provenant du circuit dtimpulsions 23. Les redresseurs au silicium commandées 37 et 28 sont tous deux débloqués et un cycle complet du courant d'alimentation et appliqué à la charge 25. Mais la. résistance d'échantillonnage 27 n'est alimentée cependant l'alterance négative. Du fait que cette période est très courte, la puissance de l'impulsion d'échantillonnage appliquée à la charge est si faible qu'aucune chaleur appréciable n2 est dé veloppée et ne modifie l'état de la charge. Selon exemple présent, le circuit 23 génerateur dtim- pulsions comporte un transistor uni-jonction 40 dont l'imi > ul- sion de sortie délivrée par la base 41 est appliquée à l'élec- trode de commande 36 du redresseur au silicium commandé 37 par l'intermédiaire d'une diode 42. L'émetteur 43 du tran sistor uni-jonction est déclenché environ chaque seconde par une alimentation à une seule alternance provenant de la diode 44. La constante de temps peut etre modifiée en changeant les valeurs des résistances et des condensateurs. Chaque fois qu'une impulsion débloque le redresseur au silicium commandé 37 et par conséquent le redresseur au silicium commandé 28, une comparaison est effectuée entre la ten sion développée aux bornes de la résistance d'échantillonnage 27 et la tension aux bornes du potentiomètre 34. Cette dernière tension représente le réglage de température voulue ou état voulu de la charge 25. Si cette dernière se trouve à la température ou dans l'état voulu, l'alimentation est supprimée à la fin du signal d'impulsions.Si la température ou l'état de la charge est inférieure au point de réglage, l'alimentation reste appliquée à la cc .mnde du signal de sortie de l'amplificateur 33 pendant un temps suffisant pour rétablir l'équilibre des signaux resultants appliqués à l'amplificateur. De cette manière, la temperature ou autre état commandé est maintenu au pcint de réglage voulu. La figure 3 représente un autre mcde de réalisation qui diffère de celui de la figure 2 en ce qu'une résistance 45 d échantillonnage de tension est connectée dans une branche d'un pont 46. Le signal de sortie du pont en cas de déséquilibre déclenche un circuit basculeur 47 dont la sortie attaque un oseillateur à transistor uni-jonction 48 et par conséquent, déclenche un triac 49.Les parties encadrées en po tillés sur la figure, représentent respectivement une source d'alimentation 50 un circuit comparateur 51 comportant le pont 46, un circuit 52 générateur d'impulsions eomlsortant le transistor uni-jonction 48, un circuit de commutation 53 comportant le triac 49, une charge 54 et un circuit de sur veillance 55 comportan.t la résistance d'échantillonnage 45. Lorsque l'alimentation est appliquée initialement aux bornes 11 et 12, le circuit 52 générateur d'impulsions est déclenché par la charge du condensateur 56. Ce condensateur est connecté par l'intermédiaire d'une diode 57 à l'émetteur 58 du transistor uni-jonction 48. Lorsque le condensateur 56 est chargé à une tension suffisante, le transistor uni-jonctin 48 oscille et la base 59 applique des impulsions à ltenroulement primaire 60 du transformateur 61. Lt l'enroulement secondaire 62 du transformateur d'impulsions est connecté à l'électrode de coirande 63 du triac 49 qui devient conducteur. Une impulsion de courant circule donc dans la charge 54 et la resistance d'échantillonnage 45. Lorsque l'alimentation est d'abord appliquée aux bornes 11 et 12, le condensateur 56 se charge et amorce le transistor uni-jonction 48. Du fait que la charge est très probablement froide, un courant relativement intense circuledrs la résistance d'échantillonnage 45. Cela fait apparattre un déséquilibre relativement important du pont 46 dont la branche opposée est constituée par un potentiomètre 64 destiné au réglage du point de commande du circuit. Le signal de sortie du pont est appliqué au circuit basculeur 47 par les fils 65 et 66.Plus particulièrements, les fils 65 et 66 sont connectés respectivement aux bases 67 et 68 des transistors 69 et 70 du circuit basculeur. Si l'état de la charge se trouve au-dessous du point de réglage, le signal de sortie du pont 46 déséquilibré est tel que le fil 65 est plus négatif que le fil 66. Le transistor 70 du circuit basculeur est donc débloqué et l'autre transistor 69 est bloqué. Le transistor 71 dont- la base 72 est connectée au collecteur 69' du transistor 69 est débloqué. . Le courant qui circule dans le transistor 71 charge le condensateur 72' par la résistance 71t. Le transistor uni-jonction 48 dont l'émetteur 58 est connecté au. condensateur 72' commence donc à osciller lorsque le transistur 71 devient conducteur. Le transformateur 61 applique les impulsions de sortie au triac 49 qui à son tour alimente la charge 54. Le circuit basculeur peut rester dans cet état et la charge peut continuer à autre alimentée jusqu'à ce que sa ten:pérature réduise l'intensité d-i courant qui circule dans la résistance d'échantillonnage 45 de manière qtJe luté quilibre du pont soit rétabli. Lorsque lue pont 46 est équilibré, le circuit basculeur 47 change d'état et bloque le transistor 71. A partir de ce moment, des impulsions périodiques cotiruent à etre appliquées à la change et à la résistance dtécklantil- binage 45 par l'oscillation du transistor uni-jonction 48 avec le reseau RC constitué par la résistance 56'etlecondensa- teur 56 alimenté à partir de la source 50. Ces impulsions d'échantillonnage ccntrtlent l2état de la charge jusqu'à ce qu'un déséquilibre du pont soit à nouveau détecté et que le circuit basculeur change à nouveau état. Dans ce casez le Font est alimenté par des demi-alternaces par l'intermédiaire dtur.e diode 74. Le pont que comporte ce mode de- réalisation assure une compensation automatique de tension en ligne très efficace. Mme dans le cas de chute de tension en ligne, les branches respectives du pont restent dans les même conditions d1équi libre ou de déséquilibre l'une par rapport à l'autre. La charge pct ainsi être commandée treks exactement quelles que soient les fluctuations de la tension d'alimentation. La source d'alimentation 50 du mode de réalisation de la figure 3 présente également une particularité qui sera maintenant décrite. Du fait qu'il est extrémement important d'éliminer toute dissipation d'énergies un condensateur 75 constituant une impédance chutrice est connecté, en série avec une diode zener 76, aux bornes 11 et 12 de la ligne. Une tension I;rédéterminée est donc appliquée aux bornes de la diode zener. Lorsque le fil Il est positif par rapport au fil 12, une tension de crête de 15 Volts peut par exemple apparaitre aux bornes de la diode zener. Lorsque le fil 11 est nétatif par rapport au fil 12, la diode est conductrice et la tension continue est pratiquement nulle. La tension positive aux bornes de la diodezener est appliquée à un circuit en parallèle constitué par une diode 77 et un condensateur de filtrage 78 qui fournit une tension d' mentation régulée et filtrée. Non seulement une régulation et un redressement excellents sont obtenus avec un nombre minimal de composants mais en outre la dissipation de chaleur est considérablement réduite. Bien que l'invention soit décrite dans son application à la commande d'une charge résistive, constituée par exemple par des éléments chauffants, il est évident que d'antres types de charge pourraient etre commandés de la même manière chaque fois que l'état de la charge modifie le courant qui y circule. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent Qtre apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'inventio;.. REVENDICATIONS 1 - Circuit de commande caractérisé en ce qu'il comporte une source d'alimentation,une charge, un dispositif de commande destiné à appliquer à ladite charge un courant de pleine charge provenant de ladite source d'alimentations, un dispositif de surveillance de la résistance re-lative de ladite charge et destiné à délivrer un signal représentant cette résistance, un comparateur destiné à exciter ledit dispositif de commande de manier qu'il applique ledit courant de pleine charge lorsque ledit dispositif de surveillance détermine que la résistance de ladite charge varie d'une quantité prédéter- minée, ledit circuit de commande comportant également un cir- cuit générateur d'impulsions qui applique à ladite charge des impulsions de courant de pleine charge de manière à permettre audit dispositif de surveillance de déterminer l'état de ladite charge lorsque ledit dispositif de commande n'est -pas excité p-Z ledit circuit comparateur. 2 - Circuit selon la revendicatison 1 caractérisé en ce que ledit dispositif de surveillance comporte une résistance d'Uchantillor.nage qui produit un signal proportlonnel à l'intensité du courant dans la charge. 3 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance d'échantillonnage délivre un signal de tension ledit circuit comparateur comportant un dispositif qui délivre une tension de référence à laquelle est comparé le signal produit par ladite résistance d2éch-fti1lornage. 4 - Circuit selon la revendloation 3, caractérisé en ce que la différence entre la tension aux boines de ladite résistance dtéchantillonnage et ladite tension de référence est appliquéeà un amplificateur dont la sortie est connectée audit dispositif de commande. 5 - Circuit de commande sdbn la revendication 1, caractérisé en e que ledit dispositif de commande comporte un premier redresseur au silicium commandé dont l'électrode de commande est connectée à la sortie dudit circuit comparateurs le circuit- d1ali- mentation dudit premier redresseur au silicium commandé etant connecté par l'intermédiaire dtun condensateur à l'électrode de commande d'un second redresseur au silicium commandé de polarité inverse, les dits redresseurs au silicium commandés etant connectés de manière à alimenter ladite charge par un courant à deux alternances lorsque ledit dispositif de commande est excité. 6 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit générateur dtimSulsioris comporte un transistor uni-Jonction. 7 - Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif générateur d'impulsions est destiné à exciter ledit dispositif de commande et qu'il comporte un transistor uni-jonction dont la base est connectée à une source de signaux d'impulsions et dont la sortie est connectée à l'électrode de comniande du premier redresseur au silicium commandée. 8 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux redresseurs au silicium cotrjiandés connectés en Opposition l'un par rapport à l'autre et à ladite charge de manière à alimenter cette dernière par un courant à deux alternances. 9 - Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électrode de commande du premier desdits redresseurs au silicium comsjandésest connecté à la sortie dudit circuit comparateur, la sortie dudit premier redresseur au silicium commandé étant connectéepar l'intermédiaire dt un coeidensateur l'électrode de commande du second desdits redresseurs au silicium commandés 10 circuit selon la revendication 9 caractérisé an ce que ledit dispositif de surveillance est connecté à la sortie du second desdits redresseurs au silicium commandés. 11 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite charge présente un coefficient de température prédéterminé 12 - Circuit selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit dispositif de surveillance consiste en une bronche dsun pont. 13 - Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit circuit comparateur comporte une source dé tension de référence connectée dans une branche opposée dudit pont. 14 - Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que la sortie dudit pont est connectée à un circuit basculeur dont la sortie est agencée de manière à exciter ledit dispositif de commutation. 15 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit comparateur comporte un circuit basculeur dont la sortie est connectée à ltélectrode de commande d'un transistor uni-jonction de manière que ledit transistor uni-jonction soit excité lorsque ledit circuit basculeur se trouve dans un état, un dispositif séFaré étant également connecté à 11 électrode de commande dudit transistor uni-jonction de manière à lui appliquer des impulsions qui l'excitent à des intervalles séparés. 16 - Circuit selon la revendication 15, caractérisé en ce que la sortie dudit transistor uni-jonction est connectée à un transformateur d'impulsions, ledit dispositif de ccmmu- tation étant constitué par un triac à l'électrode de commande duquel est connectée la sortie dudit transformateur dtimpulsions. 17 - Circuit selon la revendicatm m 1 caractérisé en ce que ledit dispositif de surveillance fonctionne sur ltune des alternances d'une source dsalimentation en courant alternatif. 18 - Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source d' alimentation délivre un courant alternatif, un condensateur étant connecté en série avec une diode Zener aux bornes de ladite source et un élément redresseur en série avec un second condensateur etant connecté en dérivation sur ladite diode zener.