Brevet FR2237243A1 — publié le 19750207

ia présente invention concerne un circuit de commande qui ne comporte aucun capteur séparé pour détecter état de la charge commandes, Les dispositifs antérieurs de ce genre ne donnent pas satisfaction en ce qui concerne ltélimination des signaux parasites dûs à la commutation du courant alternatif en ligne. Il en est de m; & e des circuits alimentés par des sources de courant continu, comme celles qui se trouvent dans les automobiles, les camions, les aeroplanes, etc.. En outre, ces circuits n'offraient aucune possibilité de coupure automatique du circuit dans le cas d'un court-circuit de la charge ou du passage d'un courant dépassant une valeur determinée. L'invention elimine les problemes soulevés par les signaux parasites et les problèmes de résolution inhérents aux applications de circuits en courant alternatif à des commandes, dans lesquels la charge constitue son propre capteur. A cet effet, l'invention offre un nouveau moyen d'effentuer la le commutation au pas- sage par zéro, ou en son voisinage, de l'alimentation en courant alternatif. Ce résultat est obtenu en faisant circuler une impulsion d'échanti770nnage dans la charge lorsque la tension alternative est voisine de son passage par zéro.L'invention permet également de couper automatiquement l'elimentation de la charge au moyen-d-'un circuit de sécurité r-eglé-en fonction d tun courant maximal voulu dans la charge. Le circuit est coupé dans le cas d'une surcharge ou d'un courtcircuit0 L'invention sera décrite plus- en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels :: la Figure 1 est un schéma d'un dispositif de commande selon l'invention, la Figure 2 représente la forme d'onde d'un courant continu produit par une source d'alimentation en courant alternatif redressé à deux alternances, la Figure 3 represente la forme d'onde d'un signal pulsé émis lorsque la tension continue de la Figure 2 produite par la source de courant alternatif approche de son passage par zéro, la Figure. 4 represente la forme d'onde du courant dtalimentation pulsé appliquée à la charge lorsqutelle se trouve au-dessus de son point de commande, la Figure 5 représente la forme d'onde du courant d'alimentation appliqué à la charge lorsqutelle se trouve au-dessous de son point de commande et qu'elle impose l'alimentation complète, la Figure 6 est une combinaison des formes d'ondes des Figures 4 et 5, selon laquelle la charge se trouva dans des conditions réelles simulées d'alimentation et de coupure et, la Figure 7 est le schema d'un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la source d'alimentation en courant alternatif est remplacée par une source d'alimentation en courant continu. La Figure 1 représente donc un circuit réalisé selon l'invention. 9ien qutil ne soit pas nécessairement limité à cette application, ce circuit désigné par 10 est destine à la commande de température d'une résistance chauffante 11. Cette charge possède un coefficient de température mesurable. Dans le présent cas, ce coefficient est positif. Autrement dit, plus la température est eievée, plus la résistance de la charge est importante.La Figure 1 montre que ce mode de réalisation comporte une source d'alimentation 12 une source 13 de signal pulsé ou d'échantillonnage, un circuit 14 de commande d'alimentation ou de commutation, un circuit de contr U e 15, un circuit comparateur 16 et un circuit 17 de coupure de sécurités La source 12 est alimentée par une tension alternative appliquée à un redresseur en pont 19. La Figure 2 montre la forme d1onde de la tension de sortie continue non filtrée du redresseur 19 délivrée sur les fils 20 et 21. Le circuit 14 de commande d'alimentation applique cette tension à la charge Il au moment voulu. Le condensateur-23, la résistance 24 et la diode zener 25 constituent ensemble une source de tension filtrée et régule. Dans le présent cas, cette tension régulée est appliquée par les fils 26 et 27 à l'amplificateur 28 du circuit pulsateur 13. L'amplificateur 28 peut consister en un circuit intégré à gain élevé en courant continu comportant une entrée positive 29 et une entre négative 30. Selon la présente application, l'entrée positive (non inverseuse) fait passer le signal à la sortie de l'amplificateur sans changement de polarité. L'entrée négative (inverseuse) fait passer le signal à la sortie de ltamplificateur en inversant se polarité. t'amplificateur 28 produit un signal d'échantillonnage ou en impulsions représenté en 31 sur la Figure 3. Ce signal 31 est déclenché lorsque la tension de sortie 32 (Figure 2) du redresseur en pont 19 approche de zéro (point 33, Figure 2) ; autrement dit, lorsque la tension alternative d'entrée entre les bornes 18 approche de son passage par zéroO Afin d'obtenir l'impulsion 31, le signal d'entrée positif à la borne 29 de ltamplificateur est fixé à une tension d'environ 5 volts aux bornes de la résistance 34. Cette tension est prélevée à l'alimentation régulée comprenant la diode zener 25 et elle peut être amenée aux environs de 5 volts par les re-sis- tances 34 et 35 montées en diviseur de tension. Ltentrée négative 30 de l'amplificateur est connectée à la sortie 20 du redresseur en pont et elle reçoit donc la tension 32 redressée à deux alternances -et non filtrée (Figure 2)o Lorsque cette tension approche de zéro, et qu'elle est inférieure à la tension d'entrée du diviseur appliquée à la borne 29, lrampli- ficateur 28 passe dans son état- de tension plus positive. I1 en résulte le signal de sortie pulsé représenté en 31 sur la Figure 3.Lorsque la tension 32 redressée - à deux alternances et non filtrée dépasse la tension de référence aux bornes de la résistance 34,la tension de sortie de~ltamplificateur 28 passe à zéros Dans le but de commander le circuit 14 de commande d'alimentation, le signal d'échantillonnage, ou impulsion 31 de l'amplificateur est appliqué par le fil 36 'à- labase 37 d'un transistor 38.Le courant de sortie du transistor 38 est appli qué à un transistor 39 qui débloque à son tour un transistor 40 à intervalles pulsés, Le circuit de sortie du transistor 40 est connecté-au fiI 20 dtalimenta- tion redressée à deux alternances et au circuit de controAle 15 qui contient la charge llo En fonctionnement chaque fois que l'amplificateur 28 émet une impulsion 31 (Figure 3) le circuit 14 de commande d'alimentation est déclenché pendant la meme durée. Les impulsions de courant représentées par les traits pleins sur la Figure 4 sont- alors appliquées au circuit de contrtle 15 et à la charge 11.Ainsi que le montrent les Figures 2 à 4, ces impulsions apparaissent au- passage par zéro de la tension d'allmentation, ou au voisinage. La Figure 1 montre que le circuit de contrtle 15 comporte un pont 42' dont une branche contrent la charge 11, en série avec une résistance 42 de faible valeur dans la branche voisine, une résistance 43 dans la branche suivante et une résistance 44 avec un potentiomètre 45 dans la quatrième branche. La résistance 42 doit laisser passer tout le courant de charge ou de chauffage ; pour obtenir un rendement- élevé et une perte minimale de puissance, elle peut être de tordre de 1/10e de la résistance de la charge Il. Elle se comporte alors comme- une. dérivation. La sortie du pont, aux points X et Y, est connectée au comparateur 16 et son amplificateur 46r afin de détecter l'état du circuit de contrôle 15. L'amplificateur 46 fonctionne en comparateur différentiel à commutation. Il se comporte en commutateur en raison de la résistance 47 de réaction qui ramène à 11 entre positive 48 une partie de sa tension de sortie. Lorsque la tensionfde sortie du pont au point Y est par exemple 10 millivolts plus positive que la tension au point X, la sortie l'amplificateur 46 est à sa valeur la plus positive. Elle reste dans cet état jusqu'S ce que la tension au point X soit légèrement plus positive que la tension au point Y. Lorsque la tension de sortie de l'amplificateur bascule du niveau bas au niveau haut à la commande de la sortie du pont 42', le circuit comparateur fournit une indication sur l'état du pont. I1 sera maintenant supposé qu'en fonctionnement, la résistance de charge Il consiste en une résistante chauffante commandée et que sa température est inférieure à celle réglée par le potentiomètre 45o Dans ce cas, la résistance de la charge Il est faible et l'impulsion 41 (Figure 4) qui lui est appliquée apparat plus positive en Y qu'en X. La tension de sortie de l'amplificateur 46 passe à sa valeur la plus positive et elle est appliquée par le fil 49 à la base 37 du transistor 38 Ce dernier est alors maintenu à ltétat conducteur, en débloquant les transistors 39 et 40.La tension redressée à deux alternances, représentée en 50 sur la- Figure 5, est alors applique au circuit de contrBle 15 comprenant le pont et la résistance chauffante Il. La commutation initiale du courant à la commande de l'impulsion 41 est toujours effectuée au passage par zéro de la tension alternative d'alimentation, ou en-son voisinage, ce qui réduit la production de courants transitoires de haute fréquence. Lorsque la température de la charge ll augmente, sa résistance augmente également. Le courant qui y circule décro4t ainsi que la tension au point Y. Lorsque la tension au point Y atteint une valeur juste inferiere à celle du point X, la sortie de l'amplificateur 46 passe au niveau bas. Ce changement d'état bloque les transistors 38, 39 et 40 du circuit 14 de commande d'alimentation. Ce circuit reste alors bloqué pendant une alternance, jusqu'à ce que l'impulsion d'échantillonnage 41 suivante le débloque momentanément. Si la charge est trop chaude, la sortie de l'amplificateur 46 reste au niveau bas et, à l'exception de l'impulsion 41, aucune autre alimentation n'est appliquée à la charge pendant le reste de l'alternance. La Figure 4 montre la forme d'onde de l'impulsion 41 appliquée à la résistance de chauffage dans le cas où sa température est supérieure à la valeur réglée. Les traits pointillés 51 représentent les périodes pendant lesquelles l'alimentation est coupée. Lorsque la résistance de chauffage lî est suffisamment refroidie pour qu'une tension positive prédéterminée apparaisse à la sortie du pont au point Y, l'amplificateur 46 débloque le circuit 14 de commande d'alimentation par le fil 49. La tension redressée à deux alternances est alors appliquée à la charge 11, ainsi que représenté en 50 sur la Figure 5. Lorsque la charge atteint le point de réglage de température, l'alimenta- tion qui lui est appliquée a la forme représentée sur la Figure 6. Le rapport entre les temps d' établissement et de coupure nécessaires pour maintenir la résistance à la température moyenne correcte dépend de la condition contr81ee. La finesse de la commande est excellente car le circuit 14 de commande d'alimentation peut être bloqué à tout moment du cycle de tension0 La Figure 6 illustre un exemple dans lequel le circuit comparateur 16 détecte un point X plus négatif que le point Y au milieu de l'alternance, ainsi que représenté en 52 et il bloque immédiatement le circuit 14 de commande dtalimentation. Cela peut se produire à tout-moment de l'alternance, sauf pendant la durée de ltimpulsion 41. Selon une autre caractéristique de l'invention, un circuit de sécurité 17 permet de couper automatiquement l1alimentation de la charge 11 en cas de courtcircuit ou de surcharge. Le circuit de sécurité 17 comporte un amplificateur à régénération 53 avec sa résistance de réaction 54. L'entrée positive 55 de cet amplificateur est connecté par les fils 56 à une extrémité de la résistance 42 de manière à contrarier la tension au point Y. L'entrée négative 57 est connectée à une résistance variable 58 reliée à la sortie 21 du pont redresseur0 La résistance variable 58 détermine la tension de référence de l'entrée négative 57 de manière que la sortie de l'amplificateur 53 soit au niveau bas, sauf si la tension en Y est plus positive et dépasse la tension en X d'une valeur prédéterminée comme par exemple si la température de la charge est minimale. Par exemple, si la résistance chauffante est court-circuitée ou parcourue par un courant excessif, le point Y est plus positif qutil ne le serait en fonctionnant à la température la plus basse. La sortie de l'amplificateur 53 passe à sa valeur positive maximale et fait passer un transistor 59 à l'état saturé. Ce transistor dérive le courant qui est normalement fourni au transistor 38 du circuit de commutation par l'amplifica- teur 28 et/ou l'amplificateur 46. Cette dérivation du courant bloque le transistor 38 qui bloque à son tour le circuit 14 de commande d'alimentation et supprime donc l'alimentation de la charge 11. Lorsque la sortie de l'amplificateur 53 passe à son état le plus positif, la réaction positive par la résistance 54 provoque son verrouillage de sorte que ni entrée positive ni l'entrée négative ne peuvent modifier la sortie au niveau haute Pour remettre le circuit en fonctionnement, il est nécessaire de le ramener au repos en coupant l'alimentation et en la rétablissant ensuite. Le circuit 17 est alors déverrouillé0 Dans le cas d'une alimentation en courant continu, comme par exemple dans les-automobiles, les camions, les- aéroplanes, etc00., un pulseur unijonction 60 (Figure 7) ou autre générateur de relaxation semblable peut remplacer la source d'alimentation 12 et l'amplificateur 28.Le pulseur unijonction est alors connecté aux points 61, 62, 63 et 64 du circuit de la Figure 1. Selon ce mode de réalisation, une source 64' d'alimentation continue charge un condensateur 65 par une résistance 66o Le circuit RC est connecté à ltémetteur 67 d'un transistor unijonction 68. La fréquence des impulsions d'échantillonnage est détermine par les caractéristiques de la résistance et du condensateur. Bien que-l'invention soit décrite ci-dessus dans son application à la com- mande d'une charge du type à résistance chauffante, elle pourrait également s'appliquer à la commande d'autres-types de charge dont la résistance varie en fonction des variations d'un état. La charge est donc utilisée comme capteur pour déclencher la commande. I1 est évident également que d'autres types d'amplificateurs et de tensions peuvent remplacer ceux décrits. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au circuit décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention0 REVEND ICATIENS- 1o Circuit de commande caractérisé en ce qutiI comporte une source d'alimen tation, un dispositif -connecté à ladite source d'alimentation et destiné à fournir une tension de sortie continue fluctuante, un dispositif pulseur connecté audit dispositif qui fournit ladite tension continue fluctuante, et agencé de manière à émettre une impulsion d'excitation lorsque ladite tension continue atteint un niveau-prédéterminé, un dispositif de commande d'aliméntation comportant des circuits d'entrée et de sortie, le circuit d'entrée-étant excite par des impulsions provenant dudit dispositif pulseur, ledit circuit comportant également une charge connectée au circuit de sortie dudit dispositif de commande d'alimentation, un dispositif destiné à contrôler I'état relatif de ladite charge et un comparateur - - - - - - - - - - - - dispostif - - - - connecté à la sortie dudit dispositif de contrôle et dudit/de commande d'alimen tation et destiné-à exciter ledit dispositif de commande d'alimentation, indépendamment dudit dispositif pulseur;; 2. Circuit de commande caractérisé en ce qutil comporte une source d'alimentation- en courant alternatif, un dispositif destiné à convertir ladite alimentation en courant alternatif en un courant continu qui décrott périodiquement Jus qu'à une valeur faible prédéterminée lorsque l'alimentation en courant alternatif approche de ses passages par zéro, un dispositif pulseur destiné à produire une impulsion d'échantillonnage qui coincide sensiblement avec le moment où ladite tension continue atteint sa faible valeur prédéterminée, une charge subissant une variation prédéterminée de résistance en fonction d'un changement d'état, un dispositif de commande d'alimentation connecté entre ladite charge et ladite source d'alimentation, et comprenant une entrée et une sortie, ledit dispositif pulseur étant connecté à l'entrée dudit dispositif de commande d'alimentation de manière à l'exciter lorsque ladite alimentation en courant alternatif est proche de ses passages par zéro, afin d'appliquer des impulsions d'alimentation à ladite charge, ledit circuit de commande comportant également un dispositif de contrle connecté à ladite charge et destiné à déterminer son état et un comparateur connecté audit dispositif de contrôle et audit dispositif de commande d'alimentation de manière à maintenir ce dernier excité indépendamment dudit dispositif pulseur lorsque ladite charge subit une variation prédéterminée de résistance. 3o Circuit de commande caractérisé en ce qu'il comporte une source d'alimentation, un dispositif pulseur agencé de manière à émettre des impulsions d'excitation à intervalles espacés, un dispositif de commande d'alimentation comprenant une entrée et une sortie et dont l'entrée reçoit les impulsions dudit dispositif pulseur, une charge connectée à la sortie dudit dispositif de commande d'alimentation, un dispositif de contre destiné à déterminer l'état relatif de ladite charge, un comparateur connecté à la sortie dudit dispositif de contrôle et connecté également audit dispositifsde commande d'alimentation de manière à le maintenir excité indépendamment dudit dispositif pulseur et à fournir l'alimen~ tation à ladite charge, un dispositif de protection étant prévu pour éviter qu'un courant excessif puisse être appliqué audit circuit. 40 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite source d'alimentation fournit une tension continue fluctuante, ledit dispositif pulseur émettant une impulsion lorsque la tension décroît jusqu'à un niveau inférieur. 5. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif pulseur comporte un générateur d'impulsions du type à relaxation. 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif pulseur comporte un transistor unijonction. 70 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite source d'alimentation comprend une source de courant alternatif, ledit dispositif de commande dialimentation pouvant être bloqué à tout moment de la période du courant alternatif.' 8. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrBle comporte un pont dans une branche duquel est connectée ladite charge. 9. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit compxratnur comporte un amplificateur du type à réaction dont l'entrée est connectée audit pont et dont la sortie est connectée audit dispositif de commande d'alimentation. 10. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection comporte un dispositif connecté audit dispositif pulseur et audit comparateur de manière à dériver le courant produit par ces deux derniers et désexciter ledit dispositif de commande d'alimentation. 11. Circuit selon la revendication 10 caractérisé en ce que ledit dispositif de protection comporte un amplificateur du type à réaction dont une entrée est maintenue à une tension de référence provenant d'un pont dudit circuit de con traie. 12. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection empêche, lorsqu'il a été excité, ledit dispositif de commande d'alimentation de fournir l'alimentation à ladite charge jusqu'à ce que le circuit soit ramené au repos. 13. Circuit selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection comporte un transistor dont l'entrée est connectée à la sortie d'un amplificateur et dont la sortie est connectée à la sortie dudit dispositif pulseur et audit comparateur. 14. Circuit selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit dispositif de protection comporte un amplificateur dont l'entrée est connectée audit dispositif de contrôle,