Brevet FR2180609A1 — publié le 19731130

L'invention, objet du présent brevet, a pour but, tout en utilisant essentiellement des éléments statiques, d'interrompre l'alimentation d'appareillages électriques dès qu'une température limite, définie par les caractéristiques d'un élément sonde, a été atteinte. Description Le schéma de principe, figurant sur la planche unique, utilise les propriétés de conduction contrôlée de semi-conducteurs connus actuellement sous le nom de triacs ou thyristors. Le triac figuré en 5 est intercalé en série avec une ligne d'alimentation reliant le point 1 au point 3. L'alimentation se fait donc en raccordant un réseau délivrant un courant alternatif entre 1 et 2 alors que l'appareillage électrique est raccordé entre 3 et 4. Cet appareillage peut être indifféremment un élément résistant (radiateur ou dispositif d'éclairage à incandescence) ou tout autre appareillage nécessitant pour son fonctionnement de disposer entre 3 et 4 d'une tension au maximum sensiblement équivalente à celle qui est injectée entre i et 2 mais pouvant éventuellement etre réglée en dessous de cette valeur. Les semi-conducteurs de type triac ont la propriété, bien connue, de fonctionner par tout ou rien à l'aide d'une impulsion injectée entre le dispositif de commande dénommée gâchette ou porte 12 et l'anode Ai. Pour obtenir l'état de conduction du triac, il suffit, à un certain point, soit de l'alternance positive, soit de l'alternance négative, d envoyer une impuision entre Ai et 12 pour qu'il devienne conducteur et le reste jusqu'au moment ou l'alternance repassant par une valeur zéro, le triac se désamorcera ne pouvant etre à nouveau rendu conducteur que si une autre impulsion est envoyée entre Ai eut 12. Le triac ne conduisant qu'entre le moment ou la tension de déclenchement est injectée sur ia gâchette et la fin de chaque alternance, il est facilement concevable que la conduction, sur chaque alternance considérée, sera d'autant plus longue que l'impulsion aura été envoyée au début de l'alternance. Pour ce faire, on utilise un circuit, très classique, constitué d'une résistance variable 9 en série avec un condensateur 10. Le condensateur 10 ayant en général une valeur fixe, c'est donc la résistance 9 qui déterminera la constante de temps du circuit RC constitué par 9 et 10. L'énergie disponible aux bornes de 10 va donc croître en même temps que l'alternance et à partir du moment ou la tension aux bornes du condensateur 10 'ia eAtre suffisante, le dispositif de déclenchement, connu dans la technique actuelle SOuS la désignation de diac ou SBS (silicon bédirectional switch) figure en 6 vo atteinre son seul de conduction ei; déchargera le condensateur 10 entre gbchette 12 et anode Al du triac 5. Afin de rendre les variations de ieiiston entre 4 et 4 aussi directement proportionnelles que possible à ceiles existant, du fait des fluctuations du réseau, entre 1 et 2, le montage comporte une polarisation du point 13 du SBS (dans le cas figuré sur le schéma) obtenue par deux résistances 7 et 8 de valeur appropriée. Dans l'invention, une thermistance à coéfficient de température positif connue sous la désignation de C.T.P. est intercalée en série avec la résistance 8. Cette -.T.P. ayant la particularité de présenter, jusqu'a un point de température, défini par sa propre technologie et dénommé point de Curie, une résistance faible et constante, sa résistance ne variera brusquement et dans de très fortes proportions, que lorsque le point de Curie sera atteint. La variation de la résistance de 11 en fonction de sa température constitue le principe même de cette invention car il en résultera à ce moment une telle modificafion de la polarisation du point 11 que l'impulsion entre Al et 12 sera éliminée, le courant s'interrompant alors entre 1 et 3, le triac 5 faisant office d'interrupteur statique. Pour limiter la température d'un appareillage connecté entre 3 et 4, il suffira done de rendre la C.T P. 11 thermiquement solidaire d'un endroit précis de cet appareil lage. En procédant de la sorte à partir du moment où le point de Curie sera atteint, et,lusqutau moment ou par refroidissement naturel ou forcé la température de 10 repassera en dessous de ce point de Curie, aucune tension ne sera plus disponible entre 3 et 4. Dans certaines applications, la protection peut etre recherchée seulement en ce qui concerne la température du semi-conducteur 5, ceci afin d'éviter tout emballement thermique. Dans ce cas, la thermistance 11 sera rendue thermiquement solidaire, par exemple à l'aide d'une résine conductrice, du semi-conducteur 5. II est également possible de contrôler à la fois l'élévation de température de 5 et celle de l'appareillage connecté entre 3 et 4. II suffira dans ce cas d'utiliser en série avec 11 une autre C.T.P., l'une étant solidoire du triac 5 et l'autre d'un point de l'appareillage raccordé entre 3 et 4. Les points de Curie pourront etre différents et par exemple être compris entre 70 et 800 C pour la protection de 5 et être de 950 C pour l'appareillage connecté entre 3 et 4, s'il s'agit par exemple d'un chauffe eau dans lequel il est recherché, ne jamais atteindre le point d'ébullition. Les explications ci-dessus s'appliquant à un dispositif semi-conducteur 5 du type triac pourraient s'appliquer à un thyristor simple, le SBS étant alors remplacé par un SUS (silicon unidirectional switch) ayant la propriété de ne présenter, au delà d'un seuil zener, que la possibilité de conduction dans un seul sens. D'autres artifices peuvent etre utilisés en conservant le SBS ou dispositif similaire 6 ayant pour objet, lorsque 5 est un thyristor, de ne pas permettre à la gâchette, dans le cas d'un type NPN, d'etre soumise à des impulsions autres que positives. II est également possible de remplacer 5 par un montage anti-parallèle (tete- beche) de 2 thyristors dont les gachettes respectives seront alimentées par les impulsions d'un transformateur d'impulsion connecté d'une façon tout à fait classique. Revendications 1 - Dispositif électronique équipé de semis-conducteurs du type triac ou thy ristors permettant par le principe du contrôle de phase de doser l'énergie d'un appareillage électrique connecté entre 3 et 4 et d'assurer par la mê me occasion la protection thermique de l'appareillage. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le semi-conduc teur 5 est commandé par un déclancheur bidirectionnel à seuil ó, dont le fonctionnement est assuré par un procédé bien connu constitué par la ré sistance variable 9 et le condensateur 10 mais complété dans l'invention par la polarisation de l'électrode 13 réunie à la gâchette 12, laquelle po larisation est assurée par deux résistances 7 et 8 conférant à ce montage une proportionalité entre la tension injectée entre 1 et 2 et celle recueil lie entre 3 et 4, ceci quelle que soit la valeur de 9. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2 dans lequel il a été ajouté, en série avec la résistance 8 une thermistance à coéfficient de température positif 11, en abréviation CTP, dont le but est, au delà d'un certain seuil de température défini par les caractéristiques de la CTP 11, de déséuili- brer le diviseur de tension constitué par les résistances 7 et 8 de telle fa çon que la polarisation du point 13 étant modifiée, le déclencheur 6 ne puisse plus envoyer dans la gâchette 12 l'impulsion nécessaire à la conduc tion du triac 5. Ce dernier se comportant alors comme un interrupteur sta tique. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait qu'il est possible d'utiliser simultanément, en série dans le même circuit, des CTP de carac téristiques différentesfthermiquement solidaires de différents organes dont il est souhaité controler la température. 5 - Dispositif selon la revendication 4 permettant, par un système de commu tation, d'insérer dans le circuit des thermistances dont les points de Curie différent, permettant de ce fait d'obtenir à volonté des températures li mites différentes.