Brevet FR2299673A1 — publié le 19760827

La présente invention concerne un thermostat, électronique, destiné plus particulièrement à un appareil de chauffage électrique dans lequel l'alimentation en courant des éléments chauffants s'effectue par l'intermédiaire d'au moins un conitateur statique controlé, par exemple du type triac. Les thermostats classiques règlent la quantité de chaleur émise en fonction des informations fournies par un élément sensible à la température, constitué généralement par une bilame. Ces informations sont interprétées par un dispositif à contact mécanique et le fonctionnement se fait donc par tout ou rien, ce qui présente de nombreux avantages dans certains cas. De tels thermostats ont cependant une grande inertie thermique, ce qui influence leur temps de réponse et peut provoquer une dérive supérieure à 20 C. On connaît également divers modes de réalisation de thermostats électroniques, dans lesquels l'élément sensible à la température est constitué par une thermistance. Le principe de fonctionnement de ces thermostats électroniques est basé sur une modulation variable en durée et en fréquence des trains d'alternances commandant la conduction du commutateur statique d'alimentation des éléments chauffants. I1 s'ensuit évidemment que de tels thermostats sont très souvent compliqués et donc peu fiables, tout en étant assez coûteux. La présente invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un thermostat électronique fonctionnant par tout ou rien, qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend un pont diviseur avec une thermistance, déterminant le temps de charge d'un circuit relaxateur à transistor unijonction, dont l'onde de décharge provoque le changement d'état d'une bascule monostable de son état stable dans son état instable, état instable pour lequel ladite bascule polarise le commutateur statique dans le sens de la conduction pendant un temps prédéterminé correspondant à sa constante de temps. Grâce à cette disposition, le temps de conduction du commutateur, dont dépend l'alimentation ej courant des éléments chauffants, est fixe et déterminé par la constante de temps de la bascule, tandis que le temps de non conduction lui, est variable et déterminé par le temps de charge du circuit relaxateur en fonction de l'état thermique de la thermistance. On obtient donc ainsi de façon très simple un thermostat électronique fonctionnant par tout ou rien, dans lequel les alternances commandant la conduction du commutateur statique ont une durée fixe. De préférence, le thermostat selon l'invention comprend en outre un dispositif de synchronisation du circuit relaxateur sur le zéro de la période de la tension d'alimentation, constitué essentiellement par une zone à filtrage réduit\aménagée dans le circuit et sur laquelle est prélevée l'alimentation de l'une des bases du transistor unijonction. On conçoit en effet qu'avec une telle disposition, la tension interbase du transistor varie au rythme de la tension mal filtrée et présente des minimums qui correspondent précisément au zéro de la période. La relaxation se produira donc obligatoirement lors de l'un de ces minimums, avant que le condensateur de charge de l'émetteur atteigne la tension de pic normale du transistor, et permet ainsi de supprimer l'onde parasitante qui est susceptible d'être engendrée dans le réseau lors de l'enclenchement du commutateur statique. Dans une application particulière de l'invention, le thermostat comporte deux bascules monostables déclenchées par le même circuit relaxateur, chacune de ces bascules ayant sa propre constante de temps et commandant la conduction d'un commutateur statique distinct. I1 est ainsi possible, notamment dans le cas d'un chauffage électrique du type base plus appoint, de faire varier très facilement les pourcentages respectifs du chauffage de base et du chauffage d'appoint. Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schéma électrique d'un thermostat conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente le schéma d'une variante de réalisation de ce thermos tat, dans son application particulière à un chauffage du type base plus appoint. Le thermostat représenté sur la figure 1 est destiné à un appareil de chauffage électrique dans lequel les éléments chauffants, schématisés en Q, sont alimentés en courant par l'intermédiaire d'un commutateur statique contrôlé constitué ici par un élément triac TR. Le thermostat proprement dit comprend tout d'abord, entre les deux polies d'une alimentation continue Vo, un pont diviseur constitué d'une thermistance Th, d'une résistance ajustable R et d'un potentiomètre P. Ce pont diviseur commande la charge d'un circuit relaxateur, constitué essentiellement par un transistor unijonction T1 associé à un condensateur C3. Conformément à l'invention, la base B1 du transistor T1 est alimenté à partir d'une zone à filtrage réduit aménagée dans le circuit. A cet effet, la tension alternative du réseau d'alimentation apparaîssant entre le neutre N et la phase est redressée par une cellule constituée d'un condensateur C1 et de deux diodes D1, D2, puis filtrée au moyen d'un condensateur électrochimique C2 de faible valeur, par exemple 4,7 # F, dont la zone d'action est délimitée par une diode D3. La tension apparaissant entre les diodes D2 et D3 a ainsi la forme illustrée sur la figure, c'est-à-dire qu'elle présente des minimums x correspondant au zéro de la période de la tension alternative d'alimentation. La base B1 du transistor T1 est reliée à la zone à filtrage réduit ainsi constituée entre D2 et D3 par une résistance R1, tandis que la seconde base B2 est reliée au neutre N de l'alimentation par une résistance R2. La diode D3 est connectée en série avec une résistance R3, et la tension résultante est ensuite convenablement filtrée au moyen d'un condensateur C4 et stabilisée par une diode Zener D4 afin de constituer la tension continue d'alimentation Vo du circuit. En fait, le pont diviseur à thermistance Th alimente le condensateur de charge C3 du circuit relaxateur par l'intermédiaire d'un transistor T2 de type PNP, fonctionnant en amplificateur et qui est polarisé par des résistances R4, R5 R6, e . L'impulsion de décharge de ce circuit relaxateur, apparaîssant sur la base B1 de T1, est transmise, par I'intermédiaire d'un condensateur de liaison C5, à la base d'un transistor T3 de type NPN polarisé par des résistances et Rg. Ce transistor T3 constitue, avec un autre transistor de même type T4, une bascule monos table dont la constante de temps est déterminée par la résistance R1o et le condensateur C6.Ladite bascule assure la commande du triac TR, dont la gachette est reliée au collecteur de T3 par l'intermédiaire d'une résistance R11 én série avec une diode D5. Le thermostat qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante La tension continue issue du pont diviseur, prélevée entre Th et R, assure la charge du condensateur C3 du circuit relaxateur. Le temps de charge de celui-ci dépend évidemment de I'état thermique de la thermistance Th, compte tenu du réglage donné à R et P. Normalement, la relaxation se produit lorsque la tension du condensateur C3 atteint la tension de pic du transistor unijonction T1. On sait cependant que cette tension de pic dépend de la tension intezaae du transistor. Or, on a vu plus haut que-la base B1 était alimentée à partir d'une zone -à filtrage réduit présentant des minimums de tension x, minimums qui correspondent précisément au zéro de la période. Il s'ensuit évidemment que la tension interbase du transistor présente également des minimums et que la relaxation se produira obligatoirement lors de l'un de ces minimums. 4 obtient ainsi de façon très simple une synchronisation parfaite du circuit relaxateur sur le zéro de la période. Au moment de la décharge du condensateur C3 à travers R1, on recueille sur la base-B1 de T1 une impulsion qui est transmise par C5 sur la base de T3. Sous I'action de cette impulsion, la bascule T3-T4, qui était dans son état stable, passe dans son état instable, c' est-a-dire que T3 devient conducteur et T4 bloque. Lorsque T3 devient conducteur, le condensateur G6 se vide et maintient T4 bloqué pendant toute la durée de sa recharge à travers R10. SimaItanEment, la gachette du triac TR se trouve polarisée négativement à partir de la tension continue -Vo, à travers T3, R11 et D5. Celui-ci se met donc à\conduire et permet ainsi l'alimentation en courant des éléments chauffants Q, tandis que la chute correspondante de la tension d'alimentation empêche toute recharge du circuit relaxateur. La durée de conduction du triac, déterminant le temps d'alimentation des éléments chauffants Q, dépend évidemment de la constante de temps C6R10 de la bascule monostable T3-T4. Cette constante de temps sera par exemple réglée à 18 secondes. Ainsi, au bout de 18 secondes, le condensateur C6 est à nouveau rechargé et T4 redevient conducteur en bloquant T3, ce qui permet à la tension d'alimentation chutée par R11 de remonter à sa valeur nominale. Le pont diviseur à thermistance peut alors à nouveau recharger le condensateur C3 du circuit relaxateur, à travers le transistor T2, et le cycle recommence. On voit par conséquent que dans le thermostat selon l'invention, le temps de conduction du triac TR est déterminé de manière fixe par la constante de temps C6R10 de la bascule monostable, soit à 18 secondes dans I'exemple choisi. Seul le temps de charge du condensateur C3 est variable et ce temps de charge dépend évidemment de l'état thermique de la thermistance Th. On obtient donc de cette façon des périodes de conduction fixes de 18 secondes, séparées par des intervalles de non conduction dont la durée varie en fonction de la température ambiante. Il convient par ailleurs de remarquer qu'avec un tel thermostat, l'enclen- chement du triac TR se produit toujours au zéro de la période, par suite de la synchronisation du circuit relaxateur sur ce même zéro. La diode D5 à travers laquelle la gachette du triac est alimentée permet en outre de bloquer l'onde parasitante engendrée par la décharge de C3 lors de la relaxation, de sorte qu'il ne peut se produire en définitive aucune onde parasitante dans le réseau d'alimentation. Dans la variante de réalisation illustrée par la figure 2, le thermostat selon l'invention comporte une seconde bascule monostable T5-T6, susceptible de commander un second commutateur statique par l'intermédiaire d'une résistance R12 et d'une diode D6. La constante de temps de cette bascule est déterminée par la résistance R13 associée au condensateur C7, tandis que le transistor T5, polarisé par les résistances R14 et R15, a sa base reliée à la base B1 du transistor unijonction T1 par l'intermédiaire d'un condensateur de liaison C'5. Grâce à cette disposition, l'impulsion recueillie sur la base B1 de T1 lors de la relaxation est transmise simultanément aux deux bascules monostables T3-T4 et T5-T6 par les condensateurs C5 et C'5. Les deux bascules peuvent ainsi 5. polariser respectivement les gachettes de deux commutateurs statiques, constitués par exemple par des triacs ou des thyristors, et ce pendant des durées différentes grâce à leur constante de temps propre. Un tel thermostat permet donc en définitive d'obtenir, à partir d'un même signal, des temps de conduction différents sur deux commutateurs statiques, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d'un chauffage électrique du type base plus appoint. On peut en effet ainsi faire varier très facilement les pourcentages respectifs du chauffage de base et du chauffage d'appoint. REVENDICATIONS I.- Thermostat électronique, destiné plus particulièrement à un appareil de chauffage électrique dans lequel l'alimentation en courant des éléments chauffants steffectue par l'intermédiaire d'au moins un commutateur statique contrôlé, par exemple du type triac, caractérisé en ce qu'il comprend un pont diviseur avec une thermistance, déterminant le temps de charge d'un circuit relaxateur à transistor unijonction, dont l'onde de décharge provoque le changement d'état d'une bascule monostable de son état stable dans son état instable, état instable pour lequel ladite bascule polarise le commutateur statique dans le sens de la conduction pendant un temps prédéterminé correspondant à sa constante de temps. 2.- Thermostat électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de synchronisation du circuit relaxateur sur le zéro de la période de la tension d'alimentation, constitué essentiellement par une zone à filtrage réduit aménagée dans le circuit et sur laquelle est prélevée l'alimentation de l'une des bases du transistor unijonction. 3.- Thermostat électronique selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux bascules monostables déclenchées par le même circuit relaxateur, chacune de ces bascules ayant sa propre constante de temps et commandant la conduction d'un commutateur statique distinct.