Brevet FR2241820A1 — publié le 19750321

La présente invention se rapporte à un système de commande de climatisation pour commander la fourniture de chaleur et de froid par exemple à des pièces drhabitation, à des pièces de bureau, à des volumes de stockage, etc... L'in- vention se rapporte plus particuîiêrement à un systeme comportant ce qu'on appelle une zone morte, c1est-à-dire une gamme de températures dans laquelle on ne fournit ni du froid ni de la chaleur. Cette gamme de températures peut âtre variable, à savoir à la fois en ce qui concerne sa position le long de ltechelle de températures et sa largeur. Par exemple dans quatre pièces dlkabitation et pièces de bureau où on utilise des systèmes de commande de climatisation, il se produit habituellement une commutation directe de la fourniture de chaleur à la fourniture de froid ou inversement. Zains, par exemple, la fourniture de chaleur peut se faire en fonction de températures inférieures à +2O0C tandis que la fourniture de froid peut, au contraire, être amorcée immédiatement aussitôt que cette température est dépassée.Une telle commutation directe entre le chauffage et le refroidissement, ou inversement,introduit cependant une instabilité dans le système de commande de climatisation et une usure inutile des cozi!posants de ce système l'invention a en conséquence pour but de fournir un système de commande de climatisation dans lequel on remédie aux inconvénients de l'instabilité et de l'usure des composantse Suivant l'invention, le système de commande de climatisation comprend une unite à zone morte qui assure l'équilibrage de la commande incorporée au système de commande de climatisation dans un intervalle donné de température de manière que ni la commande de refroidissement, ni la commande d'échauffement ne fonctionnent dans cet intervalle de température. Dans un cas particulier, à savoir à des températures inférieures à +20 C, la commande d'échauffement peut rester en service mais elle est arrêtée immédiatement lors du dépassement de la température précitée tandis que la commande de refroidissement est mise en service seulement à des températures supérieures à 25 G alors qu'elle est au contraire arretée immédiatement lorsque la température franchit en décroissant la valeur de +250cl D'autre avantages et caractéristiques de lwinvention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans' lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique d'un système de commande de climatisation suivant l'invention qui comporte des vannes de commande de chauffage et de refroidissement du type proportionnel, - la figure 2 est un schéma synoptique d'un autre mode de réalisation d'un système de commande de climatisation suivant l'invention, comportant des vannes de commande de chauffage et de refroidissement du type marche-arrêt ou "tout-ou-rien". Le système représenté sur la figure I comporte un dispositif de commande i qui peut être d'un type classique et dans lequel la valeur désirée de la température est réglée à l'aide d'un potentiomètre. Le dispositif de commande 1 comporte deux entrées dont l'une est reliée à un transmetteur de température 2 comprenant par exemple un ensemble formé par thermistance et une résistance et indiquant la valeur réelle, c'est-à-dire la température existante de l'air par exemple dans le volume con trié en température. l'autre entrée du dispositif de commande reçoit le signal de réaction du système provenant dun circuit de puissance transistorisé Il. Le dispositif de commande 1 comporte deux sorties qui sont reliées à une des entrées, à savoir dans un cas de l'unité de réglage 5 intervenant dans le mode d'échauffement et dans l'autre cas, de l'unité de réglage 6 ån- tervenant dans le mode de refroidissement. Les sorties de ces deux unités de réglage sont reliées à une unité à zone morte 3 qui est formée de circuits logiques de type numérique. l'unité à zone morte 3 comporte un dispositif marchearrêt 8 comportant deux entrées permettant de recevoir séparément les signaux provenant des unités de réglage 5 et 6. L'unité de commande 8 est reliée directement à un oscillateur 7 qui est lui-même relié à un compteur binaire 4 à seize échelons possédant quatre sorties connectées à un réseau de résistances 10. La sortie du réseau de résistances 10 est reliée au circuit de puissance 91 dont les signaux de sortie sont renvoyés à une des entrées du dispositif de commande 1, comme indiqué ci-dessus. le compteur 4 comporte deux indicateurs 12 et 13 ayant pour fonction d'indiquer la position maximale ou position de zéro du compteur. Les sorties de ces indicateurs -sont reliées chacune à une unité de commande de condition 9, 15, ces unités 9, 15 pouvant contenir des circuits présentant-des portes BU agissant -négativementv Les unités de commande 9 et 15 comportent une seconde entrée qui est reliée à la sortie de l'unité de réglage 5 6. les sorties des unités de commande 9, 15 sont chacune reliées par l'intermédiaire dtun circuit de puissance 13, 16 à une seconde entrée de l'unité de réglage 5, 6. Les circuits de puissance 13, 16 sont constitués par des thyristors à trois électrodes.Le réseau de résistances 10 comprend quatre résis- tances presentant la relation de résistances suivante 1 : 2 : 4 : 8 et qui sont chacune reliées à l'une des quatre sorties binaires du compteur 4. le système de commande de climatisation de la figure 1 fonctionne de la ianière suivante. On va supposer que l'unité de réglage 5 intervenant dans le mode d'échauffement est en service et que, par conséquent, le système fonctionne de façon à fournir de la chaleur. si unité de réglage 5 reçoit un signal provenant du - dispositif de commande et précisant que la fourniture de chaleur doit eatre diminuée, ledit signal étant supposé eatre dans le cas présent un signal négatif, l'unité de réglage est mise en service et elle arrête progressivement la fourniture de chaleur. Lorsque la fourniture de chaleur est complètement arrentée, le signal de commande provenant du dispositif 1 par l'intermédiaire d'un contact de position limite prévu dans l'uni- té de réglage est appliqué à L'unité de commande marche-arrêt 8 puis à l'oscillateur 7 qui commence à fournir des impulsions au compteur 4. Le même signal est également transmis à une des entrées de l'unité de commande de condition 9 et, par l'ihtermédiaire de l'unité de commande marche-arrêt 8, à la borne de position de O du compteur 4.On va supposer que l'oscillateur 7 présente dans ce cas, une fréquence d'impulsions correspondant à une impulsion toutes les vingt secondes de sorte que ltoscilla- teur fait progresser le compteur dans le sens direct et il faut alors 16 x 20 ou en d'autres termes, 320 secondes, pour faire progresser le compteur dans ces 16 échelons. Pendant ce temps, le compteur relie les quatre résistances du réseau 10 de manière à ce que le courant de sommation passant dans le circuit de réaction aboutissant au dispositif de commande soit modifié en 16 échelons égaux.Les signaux sont représentés par les valeurs de résistances suivantes, qui correspondent à différentes combinai sons de résistances si on suppose que les résistances ont des valeurs ohmiques de 1, 2, 4 et 8 ohms : O ohm Aucune résistance branchée 1 ohm Résistance de 1 ohm branchée 2 ohms Résistance de 2 ohms branchée 3 ohms Résistances de 1 et 2 ohms branchées en série 4 ohms Résistance de 4 ohms branchée 5 ohms Résistances de 1 et 4 ohms branchées en série 6 ohms Résistances de 2 et 4 ohms branchées en série 7 ohms Résistances de 1 2 et 4 ohms branchées en série 8 ohms Résistance dé 8 ohms branchée 9 ohms Résistances de 1 et 8 ohms branchées en série 10 ohms Résistances de 2 et 8 ohms branchées en série Il ohms Résistances de 1, 2 et 8 ohms branchées en série 12 ohms Résistances de 8 et 4 ohms branchées en série 13 ohms Résistances de 8, 4 et 1 ohms branchées en série 14 ohms Résistances de 8, 4 et 2 ohms branchées en série 15 ohms Résistances de 8, 4, 2 et 1 ohms branchées en série. Les courants passant dans ces résistances sont aaplifiés par un transistor branché dans le circuit de puissance 11. Les courants de réaction équilibrent le dispositif de commande 1, c'est-à-dire qu'ils sont soustraits des signaux de valeur réelle du transmetteur de température 2 et, lorsque le disposi- tif de commande 1 est complètement équilibré, son signal de sortie qui est appliqué à l'unité de réglage 5 et, par conséquent, également à l'oscillateur 7,disparali;;, ce qui signifie que le compteur s'est arrêté. Âu contraire, si le dispositif de commande 1 continue à indiquer un besoin de refroidissement, ce qui signifie qu'une tension de signal existe encore à sa sortie reliée à l'unité de réglage 5 et à l'oscillateur 7, le compteur 4 continue à compter des impulsions jusqu'à sa condition maxima- le où il est arrêté par un signal transmis par l'intermédiaire de l'indicateur de position maximale 12 à une entrée a'arrêt de l'unité de commande marche-arret 8, de sorte que le signal fourni par l'unité de réglage 5 à l'oscillateur 7 est arrêté dans l'unité de commande 8.Le signal provenant de l'indicateur de position maximale 12 est également appliqué à une seconde entrée de l'unité de commande de condition 9 c'est-à-dire que le signal provenant du dispositif de commande 1 est appliqué à I 'u- nité de réglage 5. L'unité de commande de condition 9 fournit alors dans son circuit de sortie un signal qui est amplifié -dans le circuit de puissance 13 et qui est appliqué à la seconde entrée de l'unité de réglage 6.Tant que le dispositif de com- mande 1 n)a pas encore atteint sa position d'équilibre, il existe également une tension appliquée à Itentrée de l'unité de réglage 6 en provenancedu dispositif de commande 1 et cette unité té de réglage est fermée pour la fourniture de froid. Deux conditions existent par conséquent pour l'unité de réglage de froid 6 commandant le refroidissement, à savoir en premier lieu que le compteur 4 se trouve dans sa position maximale et en second lien que le dispositif de commande 1 indique un besoin de re froidissement, ctest-à-dire qu'il fournisse dans ce cas une tension négative. Si le dispositif de commande 1 indique au contraire un besoin d'échauffement, ce qui signifie qu'il fournisse une tension positive, llunité de réglage 6 commence à arrêter la fourniture de froid. lorsque la fourniture de froid a été complète- ment arrentée, le signal de sortie du dispositif de commande 1 est appliqué par l'intermédiaire d'un contact de position limite de 1 'unité de réglage 6 à 1 'unité de commande marche-arret 8 et à I'oscillateur 7 et, en outre, au compteur 4 d'une manière similaire à ce qui a été décrit dans le premier cas lorsque le dispositif de commande demandait un refroidissement.Simultanément, la borne de position maximale du compteur 4 reçoit un i- gnal de déclenchement et le compteur amorce un comptage décrois sant jusque dans sa position de 0. La procédure est la même que lors du comptage croissants Dans le conducteur de réaction partant du réseau de résistances 10, il apparat alors des signaux de sommation de courant dont la grandeur est modifiée en 16 échelons égaux. Si le signal de valeur réelle sortant du transmetteur de température 2 est équilibré par le signal de couplage de réaction pendant la période de comptage, le signal transmis du dispositif de commande 1 à l'oscillateur 7 disparait et l'oscillateur 7, ainsi que le compteur 4, s'arrêtent. D'autre part, Si le dispositif de commande 1 continue à indiquer un besoin d'échauffement, le compteur 4 est ramené dans la position de O et l'indicateur de position de zéro 14 fournit un signal appliqué en parallèle à unité de commande de condition 15 et à l'unité de commande marche-arrêt 8 afin que le compteur 4 s'arrgte. Lorsque le sighal de commande provenant du dispositif 1 est appliqué à la seconde entrée de l'unité de commande de position 15, cette unité 15 fournit un signal de commande d'échauffement à l'unité de réglage par l'intermédiaire du circuit de puissance 16 à thyristor.L'unité de réglage d'échauffement 5 est alors avertie que le chauffage commence du fait qu'elle reçoit à son autre entrée une tension positive provenant du dispositif de commande I et indiquant un besoin de chauffage0 La condition d'amorçage de la fourniture de chauffage par ce système est d'abord en premier lieu que le compteur se trouve dans sa position de zéro et en second lieu que le dispositif de commande I indique un besoin d'échauffement, ce qui signifie dans ce cas qu'il fournit une tension positive. La figure 2 représente un schéma de câblage d'un système de commande de climatisation suivant 1'invention du type à action discontinue, par exemple du type d'une électro-valveO Ce système comporte un transmetteur de température 22 qui peut comprendre une thermistance et une réactance et un dispositif de commande classique 21. Le dispositif de commande 21 n ' a'est dans ce cas pas relié aux unités de réglage 25 et 26 servant à fournir respectivement de la chaleur et du froid et en conséquence ces unités ne reçoivent pas directement un signal provenant du dispositif de commande 21 mais seulement un signal provenant,au compteur binaire 24 agissant en seize échelons.Les signaux pulsatoires provenant du dispositif de commande 21 sont, en fait, appliqués directement à l'oscillateur 27 par l'intermé- diaire de l'unité de commande marche-arrêt 28 et il en résulte un enclenchement du compteur 24. Lorsque le dispositif de commande 21 indique un besoin de refroidissement, le compteur 24 re çoit, en addition aux signaux provenant de l'osciilateur 27 et apparaissant toutes les vingt secondes, également un signal provenant de l'unité marche-arrEt 28 dans la position limite de zéro du compteur. Le compteur 24 effectue alors un comptage croissant et, à chaque phase de comptage, un signal est appliqué au réseau 20 comportant quatre résistances présentant la relation de valeurs ohmiques de i : 2 : 4.Ces signaux sont amplifiés par le circuit de puissance ou générateur de courant 31 et ils sont renvoyés sous la forme de signaux ide courant de sommation, augmentant suivant seize échelons égaux, à la seconde entrée du dispositif de commande 21 afin d'équilibrer le signal de valeur réelle apparaissant à la sortie du transmetteur de température 22. lorsque ces signaux s'équilibrent mutuellement, le signal appliqué à l'entrée de l'unité de commande marche-arrêt; 28 disparaît, et par conséquent également le signal appliqué à l'oscillateur 27, et le compteur 24 s'arrête. Le dispositif de commande n'indique par conséquent plu un besoin de refroidissement.D'autre part Si les signaux de réaction sont trop faibles pour équilibrer le signal de valeur réelle, le compteur 24 parvient à sa position limite' et un signal est transmis à l'indicateur de position maximale 32 qui transmet ce signal à l'unité de commande marche- arrêt 28 de sorte que le compteur 24 starrete. Le même signal est également appliqué au circuit de puissance 33 où il est gm- plifié en vue de sa transmission à l'unité de réglage 6 commandant le refroidissement et qui assure par conséquent l'enclenche- ment du système pour fournir du froid. La seule condition nécessaire pour la fourniture de froid est par conséquent obtenue lorsque le compteur 24 a atteint sa position limite.La procédure intervenant dans le cas où le dispositif de commande 21 indique un besoin d'échauffement est le contraire de ce qui a été décrit ci-dessus pour le besoin de refroidissement, c'est-à-dire que le compteur 24 est revenu de sa position maximale jusque dans sa position de zéro où l'indicateur de position de zéro 35 fournit un signal de tension au circuit de puissance 36 qui amplifie ce signal et le transmet à l'unité de réglage 25 en vue de la fourniture de chaleur0 Cela s'applique évidemment à la condition que le signal de réaction provenant du compteur 24 n'ait pas déjà équilibré le signal de valeur réelle provenant du transmetteur de température 22 car le compteur 24 se serait alors arrêté dans une position intermédiaire. Dans les modes de réalisation du système de commande de climatisation de l'invention qui ont té décrits ci-dessus, on évite une commutation entre la condition de fourniture de chaleur et la condition de fourniture de froid du fait d'un système de retardement se présentant sous la forme d'une unité à zone morte qui est incorporée dans le conducteur de réaction aboutissant au dispositif de commande et aux deux unités de réglage en vue de commander respectivement un refroidissement et un échauffement. La partie la plus importante de cette unité à zone morte est constituée par le compteur binaire qui comporte dans ce cas seize échelons et une vitesse de comptage de 20 secondes pour chaque échelon.Cela permet d'obtenir un retard maximal de 320 secondes, c'est-à-dire 5 minutes et 20 secondes, entre les modes de fourniture de froid et de fourniture de chaleur et inversement. Ce retard détermine également la gamme de température dans laquelle aucune des unités de réglage n'est branchée pour fournir du froid ou de la chaleur. A titre d'exemple, on a choisi pour cette gamme une valeur de 50C en la localisant entre +2000 et +250C maisil va de soi qu'on peut adopter d'autres intervalles de température et d'autres gammes de température tout en restant dans le cadre de l'invention. Egalement, le compteur binaire peut comprendre un autre nombre d'échelons que les seize échelons de comptage indiqués dans exemple cidessus. Le retard entre les échelons de comptage peut également être différent de la valeur de 20 secondes. REVENDICAUIONS 1) Système de commande de température comprenant un transmetteur de température (2, 22) qui est relié à un dispositif de commande (1, 21), ce dispositif de commande étant agencé pour commander chacune de deux unités de réglage (5, 6, 25, 26) respectivement pour la fourniture de froid et de chaleur, caractérisé en ce que le dispositif de commande (1, 21) est agencé de manière à influencer lesdites unités de réglage (5, 6 ; 25, 26) par l'intermédiaire d'un compteur binaire (4, 24), ledit compteur binaire étant agencé, par l'intermédiaire d'un réseau de résistances (10, 20) intervenant dans un circuit de réaction relié au dispositif de commande ( 1), pour maintenir ce dispo- sitif de commande dans un état équilibré d'inaction pendant un intervalle prédéterminé de température ou il ne se produit pas de fourniture de chaleur ni de froid. 2) Système suivant la revendication 1, caraetérisé en ce que le compteur 4 est agencé de saunière à recevoir le signal provenant du dispositif de commande n par 1 'intermédiaire de ltune ou l'autre des unités de réglage (5, 6). 3) système suivant l'une des revendications 2 ou 2, caractérise en ce que l'impulsion de sortie drun oscillateur (7, 27) est utilisé pour faire progresser le compteur (4, 24) vers l1avant, L'oscillateur et le compteur étant agencés de manière à être déclenchés par le signal de commande par l'intermédiaire d'une unité de commande marche-arrêt (8, 28). 4) Système suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le compteur comporte 2n échelons de comptage, le nombre de sorties du compteur étant égal a n et ces sorties étant chacune reliées à une résistance qui présente avec les autres la relation de valeurs ohmiques suivante 20 : 2 : 22 ,a-?, lesdites résistances étant branchées de manière que le signal de réaction appliqué au régulateur permette d'obtenir 2n échelons égaux. 5) Système suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le compteur est réversible et comporte un indicateur de position de zéro (14, 34) et un indicateur de position maximale (12,32) afin que la procédure de comptage se poursuive dans une direction pour un type de signaux provenant du dispositif de commande (1, 21) et dans l'autre direction pour l'autre type de signaux provenant dudit dispositif de commande.