Brevet FR2305776A1 — publié le 19761022

La présente invention concerne un thermostat électronique utilisable pour l'alimentation électrique, par intermittence, d'une charge quelconque, par exemple une résistance de chauffage ou une charge inductive. Les thermostats qui sont connus actuellement pour la commande de résistances de chauffage, présentent l'inconvénient de pouvoir être déclenchés tintez pestivement par les parasites très courts apparaissant sur le réseau de distribution électrique. Ces parasites peuvent se présenter sous la forme de pointes de tension de l'ordre de 800 à 1500 volts d'une durée très courte de tordre de la microseconde et ils peuvent provoquer des déclenchements intempestifs des thermostats. Par ailleurs, ces thermostats présentent I 'inconvénient de provoquer, au déclenchement, des parasites du fait de la coupure d'un courant dans le circuit alimenté. La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients en procurant un thermostat électronique de conception simple, particulièrement fiable, insensible aux parasites sur le réseau électrique et n'émettant luimême aucun parasite. A cet effet, ce thermostat électronique destiné à la commande de l'alimen- tation électrique, par intermittence, d'une charge, notamment d'une résistance de chauffage, est caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation continue stabilisée reliée au réseau électrique à courant alternatif et délivrant à sa sortie une tension continue stabilisée, un pont diviseur résistif relié à la sortie de l'alimentation continue stabilisée et comprenant une thermistance sensible à la température, au moins une bascule bistable dont l'entrée est reliée au pont diviseur résistif, un triac en série avec la charge alimentée par le thermostat et dont la gâchette est reliée à la sortie de la bascule bistable, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur, et un étage hacheur relié, d'une part, au réseau électrique à courant alternatif et, d'autre part, à la bascule bistable de manière à produire à la sortie de cette bascule, lorsque cette dernière est à l'état enclenché, un signal créneau périodique à la fréquence du courant du réseau. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est un schéma synoptique du thermostat suivant l'invention - la figure 2 est un schéma électrique d'une forme d'exécution du thermostat - la figure 3 est un schéma d'un relaxateur à transistor unijonction pouvant être utilisé dans le thermostat suivant la figure 2. Le thermostat suivant l'invention est relié à un réseau électrique à courant alternatif monophasé comprenant deux bornes, à savoir un neutre I et une phase 2. Le thermostat comprend un étage d'alimentation continue stabili sée 3 relié aux deux bornes 1 et 2 et délivrant à sa sortie une tension continue stabilisée U. A la sortie de l'alimentation 3 est relié un pont diviseur résistif 4 comprenant notamment une thermistance 5 en série, pour détecter les variations de température. A ce pont est connectée une bascule bistable 6, par exemple une bascule de SCHMITT dont l'étage de sortie est relié, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur 7, à la gâchette d'un triac 8 branché en série avec une charge électrique 9, par exemple une résistance de chauffage, entre les bornes 1 et 2. Par ailleurs, le thermostat comporte, entre les bornes 1 et 2, un étage hacheur il qui émet à sa sortie un signal périodique de commande appliqué à l'étage de sortie de la bascule bistable 6, pour provoquer l'émission par cette dernière, lorsqu'elle est enclenchée, d'un créneau synchronisé avec les alternances du courant alternatif. On décrira maintenant, en se référant à la figure 2, une forme d'exécution particulière du thermostat suivant l'invention. L'alimentation continue stabilisée 3 comprend une diode 12 dont l'anode est reliée à la borne 1 et dont la cathode est connectée à un condensateur 13 relié à l'autre borne 2. Une seconde diode 14 a son anode reliée au point de jonction entre la diode 12 et le condensateur 13 et sa cathode est connectée, d'une part, à une résistance 15 et, d'autre part, à un condensateur 16, luimême relié à la borne 1. La résistance 15 est reliée à la sortie de l'alimentation continue 3 et à la cathode d'une diode Zener 17 dont l'synode est reliée å la borne 1. Ainsi, l'alimentation stabilisée 3 fournit aux bornes de la diode Zener une tension continue stabilisée U par rapport au conducteur commun relié à la borne 1. Cette tension continue stabilisée U est appliquée aux bornes du pont diviseur résistif 4 qui comprend en série la thermistance 5, des résistances 18 et 19 et un potentiomètre 21. La thermistance 5, à coefficient de température négatif, permet de détecter les variations de la température ambiante. La résistance 18 a un rôle de protection, la résistance 19 sert de résistance de butée de gamme de température, tandis que le potentiomètre 21 sert à afficher la température délivrée. La bascule de SCHMITT 6 comprend un transistor d'entrée 22 et un transistor d'entrée 23, tous les deux du type NPN. La base du transistor d'entrée 22 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 24, au point de jonction des résistances 18 et 19 du pont diviseur 4, et par un condensateur 25 au conducteur cormun relié à la borne 1. Le collecteur du transistor 22 est relié à la sortie de l'alimentation continue 3, par une résistance 26 et, par une résistance 27 à la base du transistor 23. L'émetteur du transistor 22 est relié par une résistance 28 à la borne 1 et par une résistance 29 à l'émetteur du tran sistor 23. Le collecteur du transistor de sortie 23 est relié au circuit différentiateur 7 et plus particulièrement à un condensateur 31 connecté à la gâchette du triac 8 et à une résistance 32 reliée à la sortie de l'alimentation continue 3. La base du transistor 23 est connectée au collecteur d'un transistor 33 faisant partie de l'étage hacheur et dont l'émetteur est relié à la borne 1. La base du transistor 33 est connectée au point de jonction entre une résistance 34 reliée à la borne 2 et la cathode d'une diode 35 dont l'anode est reliée à la borne 1. Le fonctionnement du thermostat électronique qui vient d'être décrit est le suivant En position de repos, c'est-à-dire lorsque le thermostat est déclenché, le transistor d'entrée 22 de la bascule de SCHMITT 6 est conducteur tandis que le transistor de sortie 23 est bloqué. De ce fait, le collecteur du transistor 23 est maintenu au potentiel de la sortie de l'alimentation continue 3 et la gâchette du triac 8 n'est pas excitée. Toutefois, le transistor hacheur 33 est alternativement bloqué au conducteur, à la fréquence du courant alternatif du réseau, suivant que l'alternance négative ou positive est appliquée à sa base. Dans ces conditions, la résistance de chauffage 9 n'est pas alimentée puisque le triac 8 n'est pas amorçé. Du fait que la résistance de chauffage 9 n'est pas alimentée, la température ambiante diminue tandis que la résistancede la thermistance 5 augmente. De ce fait, la tension sur la base du transistor d'entrée 22 diminue jusqu'à la valeur provoquant le blocage de ce transistor. La tension au collecteur du transistor 22 s'élève et tend à provoquer le passage du transistor 23 à l'état conducteur. Toutefois, ce transistor ne peut devenir effectivement conducteur que lorsque le transistor hacheur 33 est bloqué, c'est-à-dire pour toute alternance négative du secteur. Quand le transistor 33 est conducteur, il constitue une voie de dérivation et provoque donc une chute de tension sur la base du transistor 23 si bien que ce dernier est bloqué. Le transistor de sortie 23 délivre donc sur son collecteur un signal rectangulaire en phase avec la tension du secteur. Le condensateur 31 dérive cette tension et applique sur la gâchette du triac 8 une impulsion positive pour le front montant, lors de l'alternance positive du secteur, et une impulsion négative pour le front descendant lors de l'alternance négative du secteur. Le triac 8 est alors conducteur et la résistance chauffante 9 se trouve sous tension et provoque une élévation de la température ambiante. Il en résulte que la valeur de la résistance de la thermistance 5 diminue, ce qui provoque une augmentation du potentiel sur la base du transistor d'entrée 22. Lorsque le seuil de basculement est atteint, ce transistor devient de nouveau conducteur,ce qui provoque le blocage du transistor 23 et par consé quent la coupure de l'alimentation de la résistance chauffante 9 lors du passage par zéro courant alternatif, d'où une absence d'émission de parasites. La sensibilité du thermostat suivant l'invention est excellente puisqu'il fonctionne de part et d'autre du seuil de déclenchement du transistor 22. On peut également ajouter au thermostat une action proportionnelle en superposant la tension continue présente à l'entrée de la bascule, c'est-à-dire sur la base du transistor 22, à un signal en dent de scie de période et amplitude fixées à l'avance. A cet effet, on peut utiliser un relaxateur dont le schéma est représenté sur la figure 3. Ce relaxateur comporte un transistor unijonction 36 dont une base est reliée à la borne 1 par une résistance 37 et l'autre base est reliée à la borne 2 par une résistance 38. Ce transistor comporte un circuit RC dans son circuit d'émetteur. Ce circuit RC comprend une résistance 39 en série avec un condensateur 41, l'émetteur et transistor 36 étant reliés au point de jonction entre ces deux éléments et, lequel est lui-mne connecté, par une résistance 42 à la base du transistor 22. Cette résistance 42 permet de transmettre le signal en dent de scie qui est présente aux bornes du condensateur 41 à la base du transistor 22. C'est ainsi notamment que l'on peut raccorder, au pont diviseur résistif 4 jouant le rôle de capteur de température, plusieurs bascules 6 reliées respectivement à des triacs individuels 8 commandant l'alimentation électrique de charges diverses telles que résistance de chauffage, moteur de ventilateur soufflant, etc.... Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de ltesprit de l'invention. Revendications 1) Thermostat électronique destiné à la commande de l'alimentation électrique, par intermittence, d'une charge, notamment d'une résistance de chauffage, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation continue stabilisée 3 reliée au réseau électrique à courant alternatif et délivrant à sa sortie une tension continue stabilisée, un pont diviseur résistif 4 relié à la sortie de l'alimentation continue stabilisée et comprenant une thermistance 5 sensible à la température, au moins une bascule bistable 6 dont l'entrée est reliée au pont diviseur résistif 4, un triac 8 en série avec la charge 9 alimentée par le thermostat et dont la gâchette est reliée à la sortie de la bascule bistable, par l'intermédiaire d'un circuit différentiateur 7, et un étage hacheur 11 relié, d'une part, au réseau électrique à courant alternatif et, d'autre part, à la bascule bistable de manière à produire à la sortie de cette bascule, lorsque cette dernière est à l'état enclenché, un signal créneau périodique à la fréquence du courant du réseau. 2) Thermostat suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'étage hacheur 11 comprend un transistor 33 dont la base est reliée au point de jonction d'une diode 35 et d'une résistance 34 branchées en série aux bornes 1, 2 du réseau, et dont l'électrode de sortie (collecteur ou émetteur) est connectée à la base du transistor de sortie 23 de la bascule 6. 3) Thermostat suivant l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que le pont diviseur résistif comprend, en série, la thermistance 5, une résistance de protection 18, une résistance de butée de gamme 19 et un potentiomètre 21 d'affichage de la température, le point de jonction des deux résistances 18, 19 étant relié à la base du transistor d'entrée 22 de la bascule. 4) Thermostat suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un relaxateur produisant un signal en dent de scie superposé, sur la base du transistor d'entrée 22 de la bascule, à la tension continue fournie par l'alimentation stabilisée.