Brevet FR2218700A1 — publié le 19740913

L'invention a pour objet un circuit destine a améliorer la sécurité de fonctionnement de différents appareils régulés. par un circuit comportant un organe commutateur statique destiné couper l'alimentation d'une charge. On se référera. dans la suite, a l'application particulière- ment importante, mais non limitative. de l'tnventRon aux thermostats electroniques. Ces dispositifs comportent. habituellement un organe commutateur statique ou dynamique (Triac, thyristor, ou autre)assurant la coupure de l'alimentation de la résistance de chauffe des que la température ambiante depasse la valeur désirée. Ce commutateur est lui-même commande par un semi-conducteur (transistor par exemple), dont l'état de conduction depend de l'état d'équilibre d'un pont comprenant généralement une résistance a coefficient de température négatif. En cas de défaillance du thermostat (par exemple. mise en court-circuit accfdentelle du transistor de commande). il est né- cessaire de préoir des moyens d'assurer la coupure de chauffe en cas d'élévation intempestive de la température. Les solutions connues. sont soit excessivement complexes. sot peu satisfaisantes en pratique. Par exemple, la mise en place d'un fusible thermique dans la commande de gâchette du Triac de coupure présente l'inconvénient que ce fusible peut être coupe la suite d'évènements autres qu'une elevatton intempestive de température. L'invention propose un circuit de sécurité apte a assurer la coupure de l'organe commutateur statique par action directe sur le semi-conducteur de commande, et que le thermostat proprement dit soit en service au non. On pourra donc assurer une chauffe continue par mise hors service du thermo-stat. tout en provoquant les coupures en cas de surchauffe au-delA d'un seul de sécurité. Suivant une autre particularité de l'invention. ce circuit de sécurité est agence pour se maintenir a l'état déclenché, et fournir un signal d'alarme, mEme lorsque l'état de surchauffe qui a provoque son déclenchement a cesse. Le circuit de sécurité suivant l'invention comprend un organe capteur (resistance a coefficient de température négative dans l'application aux thermostats) agencé pour polariser un premier transistor de façon a le commuter en cas de dépassement du seuil et est caractérisé par des moyens de provoquer la coupure pera- nente de l'organe commutateur par action directe sur le semiconducteur de commande. De préférence, lesdits moyens sont constitués par un second et un troisième transistors, le troisième coupant l'alimentation du seil-conducteur de commande, et le circuit du second comportant une résistance reliée à l'électrode de polarisation du premier, de façon a assurer l'auto-entretlen de l'état commute du premier transistor. D'autres particularités1 ainsi que les avantages de 1'1nven- tion, apparaltront clairement a l'aide de la description ci- apres. La figure unique du dessin annexe représente schématiquement un thermostat électronique équipé d'un circuit de sécurité conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention. Le circuit représenté au dessin comprend un dispositif de régulation essentiellement composé d'une thermistance 1 nontee aans un pont et jouant le role d'organe capteur de la température a réguler, un transistor amplificateur 2, une bascule de Schmitt comprenant deux transistors 3 et 4. deux transistors de commande 5 et 6 et un organe statique de commutation 7. avantageusement un Triac. Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif de régulation est bien connu Le pont 1-101-102 (les résistances réglables 101 et 102 permettant de regler la température désirée) est déséquilibré des que cette température est dépassée. te qui a pour effet, par l'in- termédiaire de la résistance de liaison (201), de bloquer le transistor 2 et de faire changer d'état la bascule composée des transistors PNP 3 et 4. Le transistor NPN 5 reçoit alors (liaison par la résistance 401) une information qui donnera comme on l'explique dans la suite, une impulsion de commande de coupure du Trlac. La coupure du Triac a pour effet de debrancher la connexion entre la charge 8 (résistance chauffante) et l'alimentation du secteur. Celle-cl est appliquée a la borne 91 d'un commutateur 9 dont les bornes 92 et 94 sont alors reliées entre elles. Le commutateur 9, comme on l'expliquera plus loin, permet de faire fonctionner le montage, soit en marche continue non rFgu- lée, soit en marche régulée; et d'en arreter le fonctionnement. Un organe redresseur comprenant une dipode 10, connectée a la borne 94, un filtre compose d'une résistance 1001 et d'une capacité 1002, une résistance de chute de tension 1003 et une diode de Zener 1004 de fixation de la tension a -12 volts, fournit a la borne 1005 la tension continue appliquee à toutes les bornes marquées "-" sur le montage. Dans le fonctionnement du montage en marche régulée actuellement examiné, le-Joint de jonction I entre les résistances 101 et 102 du pont est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 95. à la borne 96, laquelle n'est alors pas re-tiee a la borne 97. Cette dernière borne est reliée a la masse. Lorsque le Triac est coupé. la resistance 8 n'étant plus alimentée, la température décroit, jusqu'au moment où,le pont re trouvant son équilibre, la bascule 3-4 change d'etat, ce qul a pour effet d'amorcer le Triac. Pour éviter qu'au moment de l'amorçage du Triac, il ne se produise sur le réseau un retour d'impulsions parasites, on s'arrange pour que la commutation s'effectue au moment précis du passage a zéro de l'alternance du secteur.- A cet effet, le transistor 5 est saturé, pendant les alternances positives et négatives, par un circuit composé de quatre diodes montees en anneau 1101 1104, de résistances 1105 a 1107 et d'un transistor 1108. Ce circuit. d'une manière connue en soi, joue le rôle de- redresseur et d'écreteur de la tension du secteur, et fournit. par l'intermédiaire de la résistance 1109, un créneau de blocage sur la base du transistor 5 au moment du passage de la tension de secteur par zéro. L'installation comporte un circuit de sécurité commandant l'électrode II du transistor d'amplification 6 (lequel. attaque la gàchette du Triac par l'intermédiaire d'une resistance 61). Le rôle de ce circuit de securite est d'interrompre le foc- tionnement du dispositif a réguler (c'est-à-dire l'altmentation de la résistance de charge 8), chaque fois qu'une température prédéterminée (par exemple 30'C), notablement supérieure s la tempé- rature regulee, est atteinte. Ce circuit de sécurité comprend -une thermistance 12 dont le courant ne polarise plus suffisamment an transistor 13 dès que ladite température prédéterminée est atteinte. Il en résulte que le transistor 13 se bloque et que (résistance de liaison 132). le transistor 14 est lui-même rendu passant a l'état de saturation, ce qui a pour effet de faire passer un courant dans une diode î43, à travers une résistance 142 aux bornes-de laquelle apparat une tension négative. Cette tension négative, transmise à la base du transistor 13 par une résistance 144, a pour effet de maintenir l'état bloque du transistor 13, meme lorsque la température est redevenue inférieure a la valeur prédéterminée qui déclenche le circuit de sécurité. La diode 143 est avantageusement du type électro-luminescent, si bien qu'elle fournit une signalisation visuelle du déclenchement du circuit de sécurité. Ce n'est que lorsqu'on débranche l'installation que la ten sion négative aux bornes de la résistance 142 disparalt: a ce moment, l'installation, une fois remise en service, reprend son fonctionnement normal si la cause de surchauffe a été éliminée ou a disparu. Tant que le transistor 14 est passant, le transistor 15 est bloqué. Son collecteur etant relié a l'émetteur du transistor de commande de regulation 6, il en resulte que le Triac- se trouve coupé et que la résistance de charge 8 n'est plus alimentée. Par contre, des la remise sous tension de l'appareil aprés débranchement, et a condition blen entendu que l'on ait remédie a la défaillance qui a provoqué le déclenchement du circuit de se curité, la thermistance 12 polarise suffisamment la base du transistor 13 pour que celui-ci soit sature, 14 est bloqué, 15 est sature et le transistor 6, alimenté normalement, permet le fonctionnement normal du dispositif de régulation. Il convient de -faireobserver que le circuft de sécurité se déclenche quelle que soit la cause de la surchauffe, par exemple, en-cas de mise en court-circuit accidentelle de l'un des transistors du dispositif de régulation, mise en court-circuit qui aurait normalement l'effet de laisser la charge en alimentation permanente. Si l'un des transistors 14 ou 15 se met lu-même en court circuit, il se- -produit au moins , defaut de la coupure de la chauffe, un allumage de la diode luminescente 143, donc une alarme visuel le. Comme on -l'a indiqué plus haut, le commutateur 9 comporte trois positions - la positon de marche régulée defa définie (borne 92 rellee a 94, borne 97 reliée a 98) - la position d'arrêt de l'apparell; obtenue lorsqu'aucun des couples de bornes du commutateur n'est relié ; - la position de arche continue. Cette dernière positon est obtenue en reliant entre elles les bornes 92 et 93 d'une part. 97 et 96 d'autre part. La résis- tance 102 du pont étant alors court-circuitée par la masse, le pont ne délivre aucune information. Par contre, l'ensemble du circuit de régulation est normalement alimenté. Il en resulte que le Triac n'est jamais coupé, sauf toutefois si le circuit de sécurité se trouve déclenché. Le circuit de sécurité fonctionne donc même en marche continue de l'installation. Il doit etre bien compris que diverses modifications pourront être apportees au montage décrit et représenté, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Il va de sot, en particulier que le circuit de régulation, qui ne constitue pas l'objet principal de l'invention, pourra être différent de celui décrit. Le circuit de sécurité décrit pourra même s'appliquer å la coupure d'un organe commutateur statique associe a un circuit ne jouant pas le rôle d'un régulateur therat- que. REVENDICATIONS 1 - Dans un dispositif de coupure de l'alimentation d'une charge par l'intermédiaire d'un organe commutatur lui-même commandé par un semi-conducteur de commande, un circuit de sécurite comprenant un organe capteur agence pour polariser un transistor de façon a modifier son état de conduction lorsqu'une certaine grandeur physique atteint un seuil prédéterminé de sécu- rite, caractérisé par des moyens de provoquer la coupure permanente de l'organe commutateur en agissant directement sur ledit semi-conducteur de commande, dès que ledit seuil a été atteint. 2 - Circuit de sécurité selon la revendication l, caractérisé par un second transistor commande par le premier, et par un circuit de maintien de l'état du premier transistor des que le second a été commute par le déclenchement du circuit de sécurité. 3 - Circuit de sécurité selon la revendicatlon 2, caractéri- sé en ce que ledit circuit de maintien comprend une résistance on circuit avec le second transistor et reliée a l'électrode de polarisation du premier transistor. 4 - Circuit de sécurité selon la revendication 3. caractéri- sé par une diode électro-luminescente connectée en série avec ladite résistance et fournlssant un signal lumineux lors de la commutation du second transistor. 5 - Circuit de sécurité selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par un troisième transistor agencé pour couper l'allmen- tation dudit semi-conducteur de commande. lorsque le circuit de sécurité est déclenché. 6 - Application du circuit de sécurité selon la revendica- tion l, 2, 3, 4 ou 5 à la coupure de l'alimentation d'une résistance de chauffage commandée par un dispositif de coupure de son alimentation jouant le role de régulateur theraique, ledit dispositif de coupure comprenant une résistance a coefficient de ten pérature négatif montée dans un pont et une bascule commtée par l'action du déséquilibre du pont, l'état de ladite bascule agis- sant sur ledit semi-conducteur de commande pour actionner ledit organe commutateur statique ledit organe. capteur etant lui-même constitué par une résistance à coefficient de température négatif et le seuil de sécurité étant notablerent supérieur la tempéra- ture normale de fonctionnement déterminée par le régulateur. 7 - Dispositif de régulation thermique et de coupure de sé- curité selon la revendication 6. caractérisé par un commutateur agencé pour permette, tout en maintenant-l'alimentation du regulateur thermique, de mettre ce dernier hors de service par mise en court-circuit de l'une des résistances du pont1 le circuit de sécurité pouvant cependant continuer se déclencher en cas de surchauffe et provoquer alors la coupure de l'organe commutateur.