Brevet FR2279150A1 — publié le 19760213

La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux régulateurs électroniques de température à enclenchement synchrone. I1 est connu dans l'art antérieur un régulateur électronique de température à fonctionnement synchrone pour contr8ler le passage du courant dans un circuit d'utilisation comprenant des bornes d'alimentation auxquelles sont connectés une charge et un interrupteur bilatéral comprenant une électrode de commande, ce régulateur comprenant essentiellement entre la borne de la charge non connectée à l'interrupteur bilatéral et l'autre borne de l'interrupteur bilatéral,un montage série comprenant un premier condensateur et en parallèle une première résistance et une deuxième résistance mise en série avec le montage parallèle d'une résistance à coeffi- cient de température élevé et d'un deuxième condensateur, le point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur étant connecté à l'électrode de commande de l'interrupteur bilatéral par l'intermédiaire dtun dispositif à déclenchement bilatéral à seuil tel qu'un diac. Comme cela est connu dans l'art antérieur, et en se référant aux figures 1 et 2 ci-ointes, la tension au point 21 appliquée au diac 14 est sensiblement en quadrature avec la tension du secteur. Les maxima de cette tension correspondent donc aux passages à zéro de la tension du secteur. Si ces maxima ont une valeur supérieure au seuil du diac, celui-ci oscille autour du-zéro de tension du secteur par charge et décharge successives du condensateur 18. I1 est donc clair que si la période des oscillations est brève, l'amorçage du triac 13 a lieu très peu après les passages à zéro de la tension du secteur. Il faut toutefois noter que, quand la température de la thermistance 19 est très proche de la température de consigne, la première décharge du condensateur 18 dans le diac 14 a lieu juste au zéro de tension et ne permet pas l'amorçage stable du triac. Par contre, le courant circulant dans le diac 14 et dans la gâchette G du triac 13 décharge légèrement le condensateur.Ceci correspond à un aplatissement du maximum des tensions 20 et 21 qui provoque un allongement de la période d'oscillation du diac. En conséquence, la seconde impulsion de courant de gâchette peut intervenir tard après le passage à zéro, ce qui correspond à une tension résiduelle perturbatrice importante. En d'autres termes, dans ce cas, la période d'oscillation du diac devient relativement longue et le déclenchement du triac 13 par la deuxième oscillation du diac 14 peut se situer relativement loin du passage à zéro de la tension du secteur. D'autre part, le dispositif de l'art antérieur représenté en figure 1 permet d'établir ou d'arrenter le passage d'un courant dans une charge 12 en relation avec une température de consigne. I1 peut être utile pour certaines applications particulières, notamment pour des dispositifs à très grande inertie thermique (comme par exemple les chauffe-bains) de dépasser la température d'équilibre pour obtenir un temps de chauffage plus court. I1 faut alors introduire une hystérésis de sorte que la coupure du chauffage intervienne à une température plus élevée que la température d'établissement de la puissance de chauffe quand la température redescend. En conséquence, un premier objet de la présente invention est de prévoir une modification du circuit de l'art antérieur qui permette d'améliorer le fonctionnement synchrone de ce régulateur de température. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une modification du régulateur connu dans l'art antérieur, telle que ce régulateur commande l'arrêt du passage du courant dans une charge, à une température sensiblement supérieure à la température d'établissement du courant dans cette charge. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif associant les deux perfectionnements ci-dessus dans un régulateur de température. Ces objets, ainsi que d'autres de la présente invention, seront exposés en détails dans la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés, rai te en relation avec les dessins ci-Joints, dans lesquels La figure 1 représente un circuit de régulateur synchrone de l'art antérieur. La figure 2 est un graphique de tension en fonction du temps indiquant les tensions en différents points du circuit représenté en figure 1. La figure 3 représente une modification de la figure 1 permettant de fournir un meilleur fonctionnement synchrone du dispo sites selon la présente invention. La figure 4 représente une autre modification de la figure 1 pour fournir un premier mode de réalisation d'un régulateur de température à hystérésis selon la présente invention. La figure 5 représente une autre modification de la figu re 1 pour fournir un second mode de réalisation d'un régulateur de température à hystérésis selon la présente invention; et La figure 6 représente une autre modification du circuit représenté en figure 1 permettant de fournir à la fois un meilleur fonctionnement synchrone du régulateur et une hystérésis selon la présente invention. Dans les figures 3, 4, 5 et 6, les éléments représentés en traits fins sont les éléments apparaissant déjà dans la figure 1 et ces éléments portent les mêmes références que dans la figure 1. Les éléments représentés en traits gras représentent les nouveaux éléments introduits dans la présente invention. On rappellera ci dessous les numéros de référence utilisés dans la figure 1. Un cir cuit d'utilisation comprend des bornes d'alimentation 10 et 11, une charge 12 dans laquelle on peut faire passer ou non un courant et un triac 13 en série. Le circuit de commande du triac 13 coq > rend cette charge 12, ce triac 13, un diac 14, un condensateur 15 de capacité C1, une résistance 16 de valeur R1, une résistance 17 de valeur R2, un condensateur 18 de capacité C2 et une résistance à coefficient de température négatif, dite résistance JI 19.Le condensateur 15 et la résistance 16 sont disposés en série aux bornes du circuit d'alimentation, leur point de raccordement 20 étant connecté à la résistance 17 dont l'autre borne est connectée d'une part au monta ge parallèle de la résistance CTN 19 et du condensateur 18, l'autre borne de ce montage parallèle étant connectée à la borne 11, et d'au tre part à la gâchette du triac 13 par l'intermédiaire du diac 14. On désigne par la référence 21 le point de raccordement de la résis tance 17, de la résistance CTN 19, du condensateur 18 et du diac 14. En se référant à la figure 3, cette figure représente, ou tre les éléments de la figure l,une résistance 51, un diac 52 et une impédance résistive ou capacitive 53. La résistance 51 et le diac 52 sont montés en série entre les bornes 10 et 11 et l'impédance 53, qui est dans le cas décrit une résistance, est connectée entre le point de raccordement 22 de la résistance 51 et du diac 52 et le point de jonction 21. Ainsi, une brève rampe de tension est superpo sée à la tension existant préalablement à la borne 21, au voisinage des passages à zéro de la tension du secteur.Cette brève rampe est obtenue par écrêtage de la tension du secteur au moyen d'un dispositif à seuil représenté dans la figure comme un diac 52, du meme type que le diac 14, mais pouvant Etre tout autre dispositif à seuil bidirectionnel présentant une portion de diodes caractéristique à résistance négative. De cette façon, quand la température de la thermistance 19 est très voisine de la température de consigne, l'impulsion de décharge du condensateur 18 à travers le diac 14 a lieu précisément à l'instant de déclenchement du diac supplémentaire 52. Ce dispositif représenté en figure 3 est donné uniquement à titre d'exemple, la présente invention prévoyant tout moyen pour superposer à la borne 21 une brève rampe de tension au voisinage immédiat du passage à zéro de la tension du secteur, suivie immédiatement d'une décroissance de tension peu après ce passage à zéro. Par exemple, un autre moyen peut être d'écr8ter la tension du secteur avec une diode Zener, ou mieux deux diodes Zener en tête-bêche 52, au lieu du diac 52, et de reporter la tension ainsi écrêtée sur la borne 21 au moyen d'un condensateur 53 qui réalise la dérivation algébrique partielle de cette tension, ce qui conduit au meAme résultat que celui procuré par la caractéristique à pente négative du diac. En se référant aux figures 4 et 5, on va décrire deux modes de réalisation d'un régulateur électronique de température à fonctionnement synchrone présentant une hystérésis, clest-à-dire tel que la coupure du courant dans la charge s'effectue pour une température supérieure à la température d'établissement du courant dans la charge. Dans ce but, on superpose à la tension au point 21 une tension en opposition dérivée de la tension aux bornes du triac.Le circuit fondamental est réglé pour une température de consigne haute tH > donc quand la température est inférieure à la température de consigne haute tH > le triac conduit, c'est-à-dire que la tension à ses bornes est nulle et que la tension au point 21 est la même qu'en l'absence du circuit supplémentaire prévu par la présente invention. La température s'élève jusqu'à ce que la tension au point 21 soit suffisam- ment basse pour ne plus déclencher le diac 14. Quand cette valeur tH est atteinte, le triac s'arrête de conduire. Une fraction de la tension à ses bornes est alors appliquée au point 21 en opposition avec la tension existant en ce point, ce qui confirme l'arrêt de la conduc tion.Pour que le seuil du diac 14 soit de nouveau atteint et que, par conséquent, la conduction du triac soit rétablie, il faut que la température redescende à une valeur t3 inférieure à tHJ telle que la combinaison de la tension existant à la borne 21 de la figure 1 et de la tension en opposition,atteigne le seuil du diac. La figure 4 représente un premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel on a ajouté aux éléments du circuit de la figure 1 une résistance 61, une capacité 62 et une résistance 63. Les résistances 61 et 63 sont connectées en série entre l'électrode A2 du triac 13 et la borne 21. Le point de raccordement 23 entre les résistances 61 et 63 est relié à la borne 11 par l'intermédiaire de la capacité 62. Ainsi, la tension au point 23 est décale en phase de près de 900 en retard par rapport à la tension sur l1ano- dé A2 du triac. La tension aux bornes du condensateur 62 est reportée sur le condensateur 18, c'est-à-dire au point 21, au moyen d'une résistance 63.Puisque la tension au point 21 est décalée de sensiblement 900 en avance par rapport à la tension du secteur, et que la tension au point 23 est sensiblement décalée de 900 en retard par rapport à la tension du secteur, ces deux tensions sont sensiblement en opposition. En outre, en appelant R3 la valeur de la résistance 61 et C3 la valeur de la capacité du condensateur 62, si la constante de temps R3.C3 est suffisamment élevée, une charge subsiste sur le condensateur 62 après la mise en conduction du triac sur une première alternance. I1 reste ainsi aux bornes du condensateur 62 une tension en opposition-avec cette alternance de la tension au point 21, donc dans le meAme sens que l'alternance qui suivra. Cette tension résiduelle a tendance à favoriser le déclenchement du diac sur deux alternances consécutives, ce qui tend à éliminer la possibilité d'un fonctionnement transitoire en mono-alternance au voisinage du seuil de déclenchement du diac. Ceci constitue un autre avantage de la présente invention. La figure 5 représente un deuxième mode de réalisation de régulateur électronique de température à hystérésis. Dans ce mode de réalisation, aux éléments du circuit de la figure 1 > sont ajoutés une résistance 71 et un condensateur 72. Le condensateur 72 est disposé en série avec la résistance à coefficient de température élevé 19 du côté opposé au point de raccordement 21. La résistance 71 est disposée entre le point de raccordement de la résistance à coeffi- cient de température élevél9 et de la capacité 72, que l'on désignera à nouveau par la référence 23, et l'électrode A2 du triac 13.Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation ne sera pas exposé en détail puisqu'il est analogue au mode de fonctionnement du premier mode de réalisation décrit, la résistance 19 jouant sensiblement le rôle de la précédente résistance 63. La figure 6 représente un mode de réalisation de la présente invention dans lequel les avantages d'un meilleur fonctionnement synchrone et d'une hystérésis sont combinés dans un même circuit. La figure 6 représente > outre les éléments de la figure 1, des résistances 81 et 82, une capacité 83 et un diac 84. Les résistances 81 et 82 sont montées en série entre l'électrode A2 du triac et le point 21. Le point de raccordement 24 des résistances 81 et 82 est connecté à la borne 11 par l'intermédiaire d'un circuit série comprenant le condensateur 83 et le diac 84. Ce circuit, qui est représenté en figure 6 uniquement à titre d'exemple, comme une façon de combiner les circuits des figures 3 et 4, présente d'une part l'avantage de la suppression des régimes transitoires autour de la température de consigne pouvant se manifester soit par un retard à l'amorçage du triac (c'est-à-dire à un mauvais fonctionnement synchrone) correspondant à une tension résiduelle perturbatrice, soit par un passage en mono-alternance correspondant à la ré-injection sur le réseau d'une composante de courant continu, d'autre part, l'avantage d'introduire une faible hystérésis assurant un chauffage plus rapide des éléments à grande inertie thermique. Il est clair pour l'homme de l'art que les circuits représentés dans les figures 3 à 6 représentent seulement des modes de réalisation particuliers des procédés généraux introduits par la présente invention, ces procédés consistant, d'une part, à ramener à la borne 21 du diac 14 une tension en forme de rampe de courte durée pour améliorer le fonctionnement synchrone du circuit, d'autre part à ramener à la borne 21 une tension en retard sur la tension aux bornes du triac, pour provoquer une hystérésis et éliminer des fonctionnements transitoires en mono-alternance. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaStront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Régulateur électronique de température, à fonctionnement synchrone pour contrer le passage du courant dans un circuit d'utilisation comprenant des bornes d'alimentation auxquelles sont connectés une charge et un triac comprenant entre la borne de la charge non connectée au triac et l'autre borne du triac,un montage série comprenant un premier condensateur et en parallèle une première résistance et une deuxième résistance mise en série avec le montage parallèle d1une résistance à coefficient de température élevé et d'un deuxième condensateur; le point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur étant connecté à la gâchette du triac par l'intermédiaire d'un dispositif à déclenchement bilatéral à seuil, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de circuit électrique pour ramener au point de jonction dezla deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur, une brève rampe de tension dérivée d'un écreAtage de la tension du secteur et intervenant au voisinage des passages à zéro de cette tension du secteur. 2 - Régulateur électronique de température selon la revendication I, caractérisé en ce que ledit moyen de circuit électrique comprend un pont diviseur constitué d'une résistance en série avec un dispositif à déclenchement bilatéral à seuil tel qu'un diac disposé aux bornes du circuit d'alimentation, la tension au point de raccordement de ces deux éléments étant ramenée audit point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur. 3 - Régulateur électronique de température, à fonctionnement synchrone pour contrôler le passage du courant dans un circuit d'utilisation comprenant des bornes d'alimentation auxquelles sont connectés une charge et un triac comprenant entre la borne de la charge non connectée au triac et 1 'autre borne du triac, un montage série comprenant un premier condensateur et en parallèle une première résistance et une deuxième résistance mise en série avec le montage parallèle d'une résistance à coefficient de température élevé et d'un deuxième condensateur; le point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur étant connecté à la gâchette du triac par l'intermédiaire d'un dispositif à déclenchement bilatéral à seuil, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de circuit électrique permettant de ramener au point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur, une tension alternative en retard de phase par rapport à la tension aux bornes du triac quand le triac ntest pas dans son état conducteur ; cette tension en retard disparaissant quand le triac est dans son état conducteur, d'où il résulte d'une part que le passage du courant dans le triac et le circuit d'utilisation est arreté à une température supérieure à celle pour laquelle il est mis en route, et d'autre part, qu'on favorise les amorçages du triac par couples d'alternances successives. 4 - Régulateur électronique de température selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de circuit comprend un pont diviseur constitué d'une résistance et d'une capacité en série, disposé aux bornes du triac, la tension au point de raccordement de ces deux éléments étant ramenée audit point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur. 5 - Régulateur électronique de température selon la revendication 4, caractérisé en ce que la borne de la résistance à coefficient de température élevé opposée à son point de jonction avec la deuxième résistance et le deuxième condensateur est connectée au point de raccordement de la résistance et du condensateur. 6 - Régulateur électronique de température, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de circuit combinant les moyens de circuit selon la revendication 1 ou la revendication 3. 7 - Régulateur électronique de température selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un pont diviseur cons titué du montage série d'une résistance, d'une capacité et d'un dispositif à déclenchement bilatéral à seuil,tel qu'un diac connecté aux bornes du triac, la tension au point de raccordement de la résistance et de la capacité étant ramenée audit point de jonction de la deuxième résistance, de la résistance à coefficient de température élevé et du deuxième condensateur.