Brevet FR2258758A1 — publié le 19750818

Le présente invention concerne un dispositif à commande centralisée pour la régulation du chauffage de radiateurs électriques appartenant par exemple, à des ensembles d'habitation. On comiat des dispositifs pour la régulation du chauffage de radiateurs électriques. Ces derniers comportent un coffret général de commande relié à des coffrets locaux commandant un groupe de radiateurs (par exemple, les radiateurs d'un appartement). Dans certaines réalisations, les coffrets locaux sont disposés en série et les caractéristiques du coffret général de commande sont calculées pour un nombre déterminé de coffrets locaux. L'un des inconvénients de ces dispositifs réside dans le fait que si lton veut augmenter le nombre de coffrets locaux, par exemple, si 1 on veut commander la régulation du chauffage d'un groupe supplémentaire de radiateurs, il est nécessaire de modifier les caractéristiques du coffret général de commande. Un secondino=Nenient des dispositifs connus tient au fait qu'en cas de défaillance au niveau de l'un quelconque des coffrets. locaux, l'ensemble du dispositif nlest plus capable d'assurer Sa fbnction. L'invention vise à remédier aux inconvénients des dispositiSs-précités. Le dispositif à commande centralisée pour la régulation du chauffage de radiateurs électriques disposés dans-un- ensemblé collectif comprend comme dans les réalisations connues, un capteur sensible aux variations de la température extérieure, un coffret général de commande relié à des coffrets de commutation disposés en série, chaque coffret de commutation étant relié à un radiateur ou à un groupe de radiateurs. Suivant-l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que le coffret général de commande comprend des moyens pour commander la mise en circuit des coffrets de commutation pendant une durée dépendant de la température extérieure et des moyens pour décaler les seuils de chauffage maximum et minimum, en ce que chaque coffret de commutation comporte un commutateur statique commandé par un circuit de déclenchement dit "en phase zéro", ce commutateur commandant la mise en ou hors circuit du radiateur ou du groupe de radiateurs avec le réseau de distribution et en ce que le coffret de commutation comprend des moyens pour retarder la fermeture ou l'ouverture du circuit électrique d'alimentation du radiateur ou du groupe de radiateurs. Le dispositif de régulation du chauffage conforme à l'invention permet de commander un nombre variable de coffrets de commutation, au moyen d'un seul coffret général de commande. Le coffret général de commande délivre aux coffrets de commutation un signal électrique qui dépend essentiellement de la témpérature relevée par le capteur. Le fait que chaque coffret de commutation comprenne des moyens pour retarder la fermeture ou l'ouverture du circuit d'alimentation des radiateurs permet de moduler la quantité de chaleur délivre par ces derniers en fonction des besoins précalculés de chaque radiateur ou de chaque groupe de radiateurs. Le fait que 11 organe de commutation des coffrets de commutation soit commandé par un circuit de déclenchement dit "en phase zéro" permet de supprimer les parasites radioélectriques occasionnés lors de la commutation. Selon une version préférée de l'invention, le coffret général de commande comprend un générateur de tension (V ) en z forme de "dent de scie", un comparateur modulateur de la durée d'impulsion, qui comprend des moyens pour comparer la tension (Vs) délivrée par le capteur de température extérieure avec la tension (Vz) et des moyens pour mettre en circuit un générateur de courant constant commandant les-coffrets de commutation lorsque la différence (Vs-Vz) est positive. Un tel coffret général peut commander un très grand nombre de coffrets de commutation disposés en série. Le nombre de coffrets de commutation peut être augmenté ou diminué sans apporter aucune modification aux caractéristiques du coffret général, notamment grâce à la présence dans ce dernier d'un générateur de courant constant. Selon une autre version préférée les moyens prévus dans chaque coffret de commutation pour retarder la fermeture ou l'ouverture du circuit d'alimentation des radiateurs sont constitués par un comparateur agencé pour comparer la tension de charge (v0) d'un condensateur alimenté au moyen d'une résistance et une tension de référence (Vref) et pour c ommander le circuit de déclenchement dit "en phase zéros lorsque la différence (Vc-Vre) est positive. La liaison entre le coffret général de commande et les coffrets de commutation est assurée de préférence par l'intermédiaire de photo-coupleurs commandés par le générateur à courait constant du coffret général de commande. Grtce à ces photo-coupleurs, en cas de défaillance au niveau de l'un quelconque des coffrets de commutation la commande peut encore être assurée entre le coffret général et les autres coffrets de commutation. D'autres particularités et avantages de 1'invention apparaitront encore dans la descrption qui va suivre. Âux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure f, est un schéma général du dispositif conforme à l'invention, - la figure 2, est un schéma se rapportant au fonctionnement du dispositif de la figure I, - la figure 3, est un schéma électrique général d'un coffret de commutation relié avec un élément chauffant, - la figure 4, est un schéma électrique détaillé d'un coffret général de commande, - la figure 5, est un schéma électrique détaillé d'un coffret de commutation. Dans la réalisation de la figure tt le dispositif à commande centralisée pour la régulation du chauffage de radiateurs électriques comprend un capteur 1 sensible aux variations de la température extérieure, un coffret général de commande 2 relié à des coffrets de commutation 3 disposés en série. Chaque coffret de commutation 9 commande la mise en circuit de l'élément chauffant 4 ou 5 d'un radiateur ou correspondant à un groupe de radiateurs disposés par exemple dans un local d'habitation. Le nombre de coffrets de commutation 3 peut être très élevé et correspondre notamment au nombre d'appartements d'un immeuble ou d'un groupe d'immeubles à chauffage électrique centralisé. Le coffret général de commande 2 dont le raie essentiel est de commander la mise en circuit des coffrets de commutation pendant une durée dépendant de la température extérieurecomprend à cet effet - un générateur 6 de tension (Vz) en formé de "dent de scie" - et un comparateur-modulateur de durée d'impulsion 7 permettant de comparer la tension (Vs) du courant délivré par le capteur 1 à la tention (Vz) et -de commander la mise en circuit du générateur de courant constant 8. le générateur de courant constant 8 envoie aux coffrets de commutation 3 un signal de courant lorsque la différence (Vs-Vz) est positive. le coffret général de commande 2 comprend également des moyens pour décaler les seuils maximum et minimum de mise en oeuvre du chauffage. Ces moyens sont constitués dans la réalisation décrite par deRx potentiomètres 9 et 10 reliés au comparateurmodulateur 7. Chaque coffret de commutation 3 comprend principalement un commutateur statique schématisé en 11, dont le raie est de mettre les éléments résistants 4 ou 5 en- ou hors-circuit avec le réseau de distribution 12. Le commutateur statique 11 est d'autre part associé à des moyens pour retarder la fermeture ou l'ouverture da circuit d'alimentation des éléments résistants 14 ou 5, suivant des écarts de temps t Ti et t T2 ajustables, On va maintenant expliquer en référence à la figure 2 le principe du fonctionnement du dispositif répondant au schéma général de la figure 1.On n'envisagera ici que le cas où la fermeture du circuit d'alimentation des éléments résistants est retardez La courbe v5 représente la variation en fonction du temps de la tension du courant délivré par le capteur 1 de la température extérieure. Cette courbe Vs correspond à limage de la température extérieure. On a superposé à cette courbe Vs la tension Vz en forme de "dent de scie" ayant pour période T délivrée par le générateur 6 du coffret général de commande 2. Cette période T est prédéterminée suivant les caractéristiques des éléments chauffants. Cette période est généralement comprise entre quelques dizaines de secondes et 150 secondes environ. Sous les courbes Vs et Vz, on a représenté le signal de couvant I délivré par le générateur de courant constant 8 dont la mise en circuit est commandée par le comparateurmodulateur 7. Le signal I est nul, tant que la différence VS-VZ est négative. Le signal I atteint, au cours de chaque cycle, une valeur constante, lorsque la différence-Vs-Vz déterminée par le comparateur 7 est positive. Le temps pendant lequel le générateur délivre au cours d1 un cycle un signal I, est faible lorsque la différence Vs-Vz est faiblement positive (voir t1 ou t2) ; ce temps peut être voisin de T (voir t3 ou t4) et etre supérieur à T lorsque au cours d'un cycle,V8 est toujours supérieur à v (voir t5). Sous la courbe du signal I, les zones hachurées correspondent aux temps pendant lesquels le courant circule dans les éléments chauffants 4 et 5. Pour l'élément chauffant 4, la commutation est programmée avec un retard # t1 et pour 11 élément 5 cette dernière est programmée avec un retard h2. Les retards t T1 et 2 sont prédéterminés suivant les caractéristiques des éléments chauffants 4 et 5, leur emplacement et la quantité de chaleur à fournir dans les locaux dans lesquels ils sont placés. Cette quantité est prédéterminée en fonction des déperditions théoriques des locaux en question. les temps pendant lesquels le courant circule dans les éléments chauffants 4 et 5 sont par conséquent égaux aux temps tt, t2, t3, (temps pendant lesquels le signal I délivré par le générateur 8 est positif) moins les retards A T1 et b T2. Les temps résultant sont proportionnels à la quantité de chaleur émise par les radiateurs. Le dispositif conforme à l'invention permet donc de prédéterminer la quantité de chaleur émise par chaque élément chauffant 4 ou 5, en fonction de la température extérieure et la quantité de chaleur que l'on veut fournir dans les locaux où sont placés les éléments chauffants 4 ou 5. On comprend d'autre part, que le coffret général de commande 2 peut piloter par 1' intermédiaire du courant constant I, un très grand nombre de coffrets de commande disposés en série. A la figure 3 représentant le schéma électrique général d'un coffret de commutation 13 associé à un élément chauffant 14, on a désigné en 15 l'étage de contrôle de l'alimentation électrique du coffret, par I l'intensité du courant constant délivré par le coffret général de commande et en 16 les deux phases du réseau alimentant l'élément chauffant 14. Dans cet exemple, la liaison entre le coffret sp général de commande et l'étage 17 dont le rôle est de retarder la fermeture du circuit d'alimentation de l'élément chauffant 14 par l'intermédiaire du commutateur statique 18, est réalisée au moyen d'un photocoupleur 19. Entre ltétage 17 et le commutateur 18 est disposé un circuit de déclenchement "en phase zéro" 20 dont le rôle est de supprimer les parasites engendrés lors de la commutation. 'étage 17 peut etre constitué par un comparateur agencé pour comparer la tension de charge (Vc) d'un condensateur alimenté au travers d'une résistance et une tension de référence (Vref) et pour commander le circuit de déclenchement dit Lien phase zéro't lorsque la différence (VC-Yref) est positive. le commutateur statique 18 peut être constitué par un double thyristor alternatif désigné couramment sous le nom de triac. Sur le schéma détaillé de la figure 4, relatif à un coffret général de commande on reconnaît en 21, une alimentation à courant constant comprenant un transformateur 22 alimenté par le réseau branché aux deux bornes 23. On voit à la droite du transformateur 22 un montage 24 classique de stabilisation de courait comprenant trois résistances 25, deux diodes Zener 26 et trois condensateurs chimiques 27. l'alimentation 21 comporte trois sorties A, B et C respectivement à + 12 Volts, - 12 Volts et 80 Volts dans exemple considéré. On a désigné en 28, le capteur de la température extérieure et en 29 l'alimentation en courant constant du capteur 28. Ce capteur 28 est constitué par une thermistance délivrant une tension décroissante lorsque la température croft. L'alimentation 29 comprend une diode Zener 30, deux résistances 31 et un potentiomètre 32 permettant d'ajuster le courant alimentant le capteur,28. ' ensemble désigné en 33 a trait au générateur de tension en forme de usent de scie". Cet ensemble comporte un intégrateur linéaire34, un potentiomètre 35 permettant d'ajuster le temps de cycle, des résistances 36 et des condensateurs 37. La référence 38 désigne un comparateur modulateur constitué en particulier par des résistances 39 et un amplificateur 39a. On a désigné en 40 un ensemble comprenant essentiellement un monostable 41, des condensateurs 42 et des résistances 43. La référence 44 désigne un ensemble comprenant un commutateur analogique 45, une résistance 46, une diode 47, une diode Zener 48 et un condensateur 49. I1 ensemble 50 est relatif au circuit de décalage du seuil de chauffage minimum qui peut par exemple être réglé à une température comprise entre + 1800 et 20OC, Ce décalage est obtenu par translation de la tension (Vz) délivrée par le générateur de tension 33, au moyen d'un circuit comprenant un potentiomètre 51, deux résistances 52 et une diode 53. La référence 54 désigne un circuit de linéarisation comprenant un potentiomètre 54a et une diode 55. le circuit 56, comprenant une résistance 56a, un condensateur 57 et une diode Zener 58 permet d'assurer une protection à l'égard des surtensions accidentelles provenant du capteur 28. L'ensemble 59 constitue organe de décalage du seuil maximum de chauffage qui peut être réglé par exemple à une température comprise entre -120C et -50C. Cet organe comprend un amplificateur classique 60 dont le gain est défini par les résistances 61 et par le potentiomètre 62. L'ensemble 63 constitua le comparateur-modulateur de la durée des impulsions de tension. Il se compose d'un amplificateur opérationnel 64 qui délivre un signal positif lorsque la différence (VzVs) est positive, z étant la tension délivrée par le générateur 33 et Vs la tension délivrée par le capteur 28. La résistance 65 et la diode 66 permettent d'éviter les oscillations de transition. I1 ensemble 67 constitue le générateur de courant constant qui est mis en circuit lorsque le signal délivré par le comparateur 63 est positif. Ce générateur comprend un transistor 68, une diode Zener 69 et une résistance 70. La résistance 71 définit le courant nécessaire au bon fonctionnement des photo-coupleurs des coffrets de commutation. Le schéma du coffret général de commande de la figure 4 comporte en outre, en 72, un organe de limitation d'énergie maximale comprenant un contact extérieur 73. La fermeture de ce contact permet de limiter le temps de conduction maximum des éléments chauffants à l'intérieur de chaque cycle. Cet organe comprend un potentiomètre 73 et un condensateur 74. Sur le schéma détaillé de la figure 5 concernant un coffret de commutation, on voit à la droite une série de bornes 80 de sortie ou d'entrée du coffret servant au branchement du réseau 8t, de ltélément chauffant 82, et des circuits de commande du coffret 83 et de liaison 84 avec le coffret de commutation voisin. Le coffret de commutation, comprend un commutateur statique 85 constitué par un triac double thyristor alternatif) dont le circuit de protection comprend une résistance 86 et un condensateur 87. Le commutateur statique 85 est commandé par un circuit de déclenchement en phase zéro désigné en 88 qui est précédé par un circuit de comparaison 89 et un circuit de temporisation 90. Le circuit de déclenchement en phase zéro est commandé par un composant de type connu (par exemple CA 3079 RCA) dont les bornes sont désignes par les points 4 à N1). Le temporisateur utilisé est également d'un type connu par exemple (U 311) dont les bornes sont désignées par les points A2 à 12) l'alimentation des divers circuits du coffret de commutation est assurée par le circuit 91. La commande du coffret de commutation est réalisée par l'intermédiaire d'un photocoupleur (ou diode électroluminescente) dont les entrées sont A et B et les sorties en s et D, le circuit de commande 92 de ce photocoupleur étant relié aux liaisons 83 et 84 en O et P la résistance 93 du circuit 91 détermine le courant alimentant le circuit de commande 92 du photocoupleur et les circuits de l'ensemble comparateurtemporisateur (89 et 90). La diode Zener 94 du circuit 91 définit la tension d'alimentation. La diode 95 est une diode de redressement et 96 un condensateur de filtrage. Le temporisateur 90 comporte des résistances 97 et une capacité 98. On peut modifier les caractéristiques de ce temporisateur en mettant ces résistances en liaison avec le p81e + de la capacité 98, par exemple au moyen de cavaliers. On peut ainsi modifier le retard a T à la fermeture du circuit d'alimentation de 1' élément résistant 82 réalisée au moyen du triac 85. Le circuit de commande 92 du photocoupleur comporte d'autre part des diodes 99, 100 et 101 disposées en parallele avec le photocoupleur. lia diode 99 permet de protéger le photocoupleur en cas d'erreur de la polaritéau raccordement et les diodes 100 et û1 permettent d'assurer la continuité de la commande en cas de défaillance du photocoupleur. Selon la description précitée, il apparat par conséquent que le dispositif pour la régulation du chauffage électrique présente les avantages suivants - il permet de commander à partir d'un seul coffret général de commande, un nombre variable de coffrets de commutation, - au niveau de chaque coffret de commutation il est possible de corriger la quantité de chaleur fournie aux radiateurs par réduction du temps de chauffe à chaque cycle. Cette quantité de chaleur peut ainsi être ajustée en fonction des caractéristiques des radiateurs, de leur emplacement et des dimensions des locaux qu'ils desservent, - en cas de défaillance de l'un quelconque des coffrets de commutation, les autres coffrets de commutation continuent à assurer normalement leur fonction, - le dispositif peut être préréglé une fois pour toute lors de son installation et ne nécessite en principe plus aucune intervention ultérieure. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations que l'on vient de décrire. On peut en particulier apporter à ces dernières de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. RgVBNDICAUIOISS 1. Dispositif à commande centralisée pour la régulation du chauffage de radiateurs électriques disposés dans un ensemble collectif, ce dispositif comprenant un capteur sensible aux variations de la température extérieure, un coffret général de commande relié à des coffrets de commutation disposés en série, chaque coffret de commutation étant relié à un radiateur ou à un groupe de radiateurs, caractérisé en ce que le coffret général de commande comprend des moyens pour commander périodiquement la mise en circuit des coffrets de commutation pendant une durée dépendant de la température extérieure et des moyens pour décaler les seuils de chauffage maximum et minimum, en ce que chaque coffret de commutation comporte un commutateur statique commandé par un circuit de déclenchement dit "en phase zéro", ce commutateur commandant la mise en ou hors circuit du radiateur ou du groupe de radiateurs avec le réseau de distribution et en ce que le coffret de commutation comprend des moyens pour retarder la fermeture ou l'ouverture du circuit électrique d'alimentation du radiateur ou du groupe de radiateurs. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le coffret général de commande comprend un générateur de tension (Vz) en forme de "dent de scie", un comparateur modulateur de la durée d' impulsion, qui comprend des moyens pour comparer la tension (vs) délivrée par le capteur de température extérieure avèc la tension (Vz) et des moyens pour mettre en circuit un générateur de courant constant commandant les coffrets de commutation lorsque la différence (Vs-Vz) est positive. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens pour décaler les seuils de chauffage maximum ou minimum sont constitués par deux potentiomètres 4. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens des coffrets de commutation pour retarder la fermeture ou 1' ouverture du circuit d'alimentation des radiateurs comprennent un comparateur agencé pour comparer la tension de charge (V ) d' un condensateur alimente' au travers dl une c résistance et une tension de référence (trek) et pour commander le circuit de déclenchement dit "en phase zéro" lorsque la différence (VC-Vref) est positive. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la liaison entre le coffret général de commande et les coffrets de commutation est assurée par l'intermédiaire de photo-coupleurs commandés par le générateur à courant constant du coffret général de commande. 6. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le commutateur statique est constitué par un double thyristor alternatif 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour modifier la tension délivrée par le capteur de température extérieure. 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendica, tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour limiter la puissance moyenne transmise aux radiateurs. 9. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que chaque photo-coupleur est disposé en paral- lele avec au moins une diode.