Brevet FR2346700A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne les dispositifs de détection d'un parmi plusieurs seuils de température prédéterminés prévus pour un élément soumis à des variations de température, comportant une thermistance CTP (à coefficient de température positif) maintenue en contact thermique avec ledit élément à contrôler, des moyens étant prévus pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP. Dans un dispositif connu de ce genre, la thermistance est alimentée, donc s'échauffe, en permanence, et la détection de la température de l'élément avec - eli lequel est en contact thermique s'effectue en détectant en permanence si la thermistance a basculé, c'est-à-dire si une certaine valeur de la résistance de cette thermistance, liée à la température de cette dernière, est atteinte ou dépassée. Si le contact thermique est mauvais entre la thermistance CTP et ltélé- ment à contrôler, l'échauffement supplémentaire de la thermistance, provenant de l'alimentation permanente de celle-ci, ne peut être stabilisé et est ainsi trop important.Le test de la température de l'élément à contrôler est donc faussé, puisque le basculement de la thermistance s'effectue trop tôt, alors que la température de l'élément à contrôler est plus faible que celle de la thermistance CTP. Le dispositif de détection suivant l'invention permet d'éviter cet inconvénient. Dans celui-ci en effet, un mauvais contact thermique entre la thermistance CTF et l'élément à contrôler ne constitue pas un inconvénient et mime, à la limite, présente un avantage, car il est intéressant que la dissipation thermique de la thermistance dans l'élément à contrôler, soit faible. Le dispositif suivant l'invention permet ainsi de détecter avec une précision relativement plus grande, l'un ou l'autre des seuils de température prédéterminés prévus. I1 permet en outre de conserver une plus grande fidélité de détection. Le dispositif de détection, objet de l'invention, comporte un moyen de commande programmé, qui peut être par exemple un circuit électronique, un dispositif électromécanique ou mécanique, moyen de commande dans lequel est armaga- siné au moins un programme prévu pour commander l'alimentation de la thermistance CTP, à intervalles de temps donnés, pendant une période de temps prédéterminée pour chaque seuil de température à détecter, chaque période correspondant au temps nécessaire à la thermistance pour passer de chaque seuil de température au point de Curie du matériau constituant la thermistance, point de Curie qui est supérieur ou égal à la température maximale à détecter, des moyens étant prévus pour choisir à volonté ltune quelconque des périodes de temps prédéterminées, un programme étant prévu pour commander les moyens de test de la valeur de la résistance de la thermistance CTP au moins à la fin de chaque période de temps choi sie Selon une réalisation, - le moyen de commande programme est constitué par un circuit intégré dont une sortie est reliée à un moyen de commutation susceptible de commander l'alimentation de la thermistance CTP lorsque le programme le commande, les moyens prévus pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP,étant connectés entre une entrée du circuit intégré, et ladite thermistance CTP. Selon une autre réalisation, le moyen de commande programmé est constitué par un circuit intégré contenant un moyen de commutation et les moyens pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP, au moins une borne dudit circuit intégré étant reliée à la thermistance CTP, pour, dans un premier temps, alimenter ladite thermistance CTP par l'intermédiaire du moyen de commutation lorsque le programme le commande, et dans un deuxième temps, tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP. La présente invention concerne également un programmateur comportant un dispositif de détection de températures, suivant l'invention. Dans ce programmateur, il est possible en effet de détecter plusieurs températures sans qu'il soit nécessaire d'utiliser plusieurs moyens de détection de ces températures, et plusieurs moyens de commutation; les connexions sont donc moins complexes et le câblage s'en trouve simplifié, ce qui peut éviter des erreurs de branchement lors de l'établissement du câblage ou lors d'une réparation ultérieure. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des modes de réalisation du dispositif de détection de températures, et du programmateur utilisant un tel dispositif de détection, conformes à la présente invention. La fig. 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'invention. La fig. 2 représente l'organigramme du programme de test de la température, dans le même premier mode de réalisation. La fig. 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation de l'invention. Tel qu'il est représenté sur la fig. 1, le dispositif de détection est mis en application dans un programmateur électronique destiné à commander par exemple une machine à laver. Ce programmateur comporte un circuit intégré 1, qui est dans notre exemple le circuit TMS 1000 de Texas Instruments Incorporated, qui possède quatre entrées K1, K2, K4 et K8 et vingt et une sorties, S1 à S14 et R1 à R7. Le circuit intégré comporte un registre d'adresse d'instruction 3 relié à une mémoire 2 qui contient un certain nombre de cellules dans lesquelles des informations peuvent être lues ou stockées. Ces informations peuvent être, soit une donnée à manipuler par des opérations arithmétiques ou logiques, soit une instruction qui dicte l'opération à réaliser.Cette mémoire 2 possède une partie à lecture écriture RAM, 8, pour stocker les données temporairement, et une par tie ROM, 9, qui contient des suites d'instructions correspondant à un programme de sélection 20, un programme 21 de test de la température et à des programmes à sel actionner Pi à P8. La partie RAM 8 de la mémoire 2 contient deux registres indicateurs 22 et 23; le registre indicateur 22 est prévu pour être positionné lorsque l'on désire détecter un premier seuil de 400C; le registre indicateur 23 est prévu pour être positionné lorsque l'on désire détecter un deuxième seuil de 600C. Chacun des programmes Pi à P8, se décompose en un certain nombre de pas. Les différents programmes sont, par exemple, écrits bout à bout : programme P1, pas 1 à 23; programme P2, pas 24 à 51, etc... D'une manière différente, les différents programmes peuvent notre qu'une partie d'un programme de base, par exen plu : programme P1, pas 1 à 78; programme P2, pas 12 à 78; programme P3, pas 41 à 78, ete... On peut aussi avoir une combinaison de ces deux solutions. Les pas O et 99 de ces programmes correspondent à des positions de repos. Par ailleurs, dans ce circuit intégré 1, le registre d'adresse d'instructions 3 est relié à un réseau de sortie 6 et à une unité arithmétique et logique 5 capable de réaliser les opérations demandées par les, instructions et de commander ltenchalnement des différents cycles exigés par ces instructions. L'unité arithmétique et logique 5 est reliée également au réseau de sortie 6, aux entrées K1, K2, K4 et K8, et à un registre décodeur d'instruction 4, qui est lui-même relié à la mémoire 2 et au réseau de sortie 6. L'unité arithmétique et logique 5 est capable aussi de lire les niveaux logiques des entrées K1, K2, K4 et K8. Le réseau de sortie 6 est relié aux sorties Si à S14 et Ri à R7 du circuit intégré l, et à la mémoire 2.Ce réseau de sortie 6 est constitué par les circuits de commutation permettant aux sorties S1 à 814 et Ri à R7 de prendre les niveaux logiques zéro ou un. Une horloge 7 est reliée à la mémoire 2, au registre d'adresse d'instruction 3, au registre décodeur d'instruction 4, à l'unité arithmé- tique et logique 5, et au réseau de sortie 6. Elle synchronise le fonctionnement de ces divers éléments et les transmissions entre eux. La sortie SI est reliée à des interrupteurs tl et t2 et à un circuit d'affichage 13. La sortie S2 est reliée à des interrupteurs t4, t5 et t6 et au circuit d'affichage 13. Les sorties R1 à R7 sont reliées également au circuit d'affichage 13. Les interrupteurs t4 et tl sont reliés à l'entrée Kl, les interrupteurs t5 et t2, à l'entrée K2, et l'interrupteur t6, à l'entrée K4.- L'entrée K8 est reliée à un émetteur d1impulsions 10. Les sorties S4 à S14 sont reliées, par l'intermédiaire d'un réseau d'interfaces 12, aux éléments destinés à être coman- dés par les divers programnes : pompes, vannes, résistances de chauffage, etc... L'interrupteur tl est un interrupteur à commande manuelle chargé de sélectionner les programmes. L'interrupteur t2 est également un interrupteur à commande manuelle, chargé de lancer le programme sélectionné. Les interrupteurs t4, t5 et t6 sont par exemple les interrupteurs d'un pressostat qui permet au programmateur de tester le niveau d'eau dans la cuve de la machine à laver.Un moyen de commutation 15, constitué par un transistor, est relié par sa base à la sortie S3 du circuit intégré 1, par son collecteur à un & source de tension 14, par son émetteur à une thermistance CTP, 16, et à un moyen de détection 17 de l'état, basculé ou non, de cette thermistance, constitué essentiellement par un transistor; la thermistance 16 est maintenue en contact thermique avec l'élément dont elle est chargée de contrôler la température; dans notre exemple, elle est immergée dans 11 eau de la cuve de la machine à laver. Le moyen de détection 17 est également relié à l'entrée K4 du circuit intégré 1. Comme représenté schématiquement sur la fig. 2, le programme de test de la température, 21, comporte plusieurs sous-programmes 30 à 39. Le sous-programme 30 de mise au niveau logique 1 de la sortie S3 comporte des instruction dont la dernière précède la première instruction du sous-programme- 31 pui détermine en fonction du programme P1 à P8 en cours, si la température désirée est 400 C.. La dernière instruction du sous-programme 31 ést une instruction d'appel conditionnel de la première instruction du sous-programme 32 qui détermine si la température désirée est 60 C, ou de la première instruction du sous-programme de temporisation 35.La dernière instruction du sous-programme 32 est une instruction d'appel conditionnel de la première instruction du sous-programme de temporisation 33 ou de la première instruction du sous-programme de temporisation 34. Les dernières instructions des sous-programmes 33, 34 et 35 sont des instructions d'appel de la première instruction du sous-programme 36 de test de l'entrée K4. La dernière instruction du sous-programme 36 est une instruction d'appel conditionnel de la première instruction du sous-programme 37 de mise au niveau logique O de la sortie S3, ou du sous-programme 39 de mise au niveau logique O de la sortie S3. La dernière instruction du sous-programme 37 précède la première instruction du sous-programme de temporisation 38. La dernière instruction du sous-programme 38 est une instruction d'appel de la première instruction du sous-programme 30. La dernière instruction du sous-programme 39 est une instruction qui commande le retour au programme en cours. Le principe de fonctionnement du dispositif de détection de températures, objet de l'invention, est le suivant : la thermistance CTP 16 étant immergee dans l'eau de la cuve, sa température est celle de cette eau, lorsqutelle n'ést pas alimentée. Si l'on désire contrôler des températures variant par exemple en tre la température ambiante et 90 C, la thermistance est choisie de façon à ce que la température correspondant au point de Curie du matériau qui la compose, soit supérieure ou égale à 900C, c'est-à-dire à la température maximale de l'eau de la cuve.A intervalles de temps donnés, le moyen de commutation 15 connecte la thermistance 16 à son alimentation 14 qui est avantageusement à courant cons tant; la température de la thermistance 16 s'élève alors d'une façon continue; le temps que met cette température pour atteindre la température de basculement de la thermistance dépend de la température initiale de la thermistance, qui est celle de l'eau de la cuve. Au contrôle de chaque seuil de température, par exemple 400C, 600C, 900C, correspondent respectivement des périodes de temps prédéterminées, A, B, C, qui sont choisies de telle façon que chacune de ces périodes de temps est suffisante pour que la température de la thermistance 16 atteigne la température du point de basculement en partant de ces températures de 400C, 600G, 900G. Ainsi par exemple, si l'on désire détecter si la température de la cuve a atteint 400C, on provoque l'alimentation de la thermistance pendant la période de temps A; cette période doit être suffisante pour que la thermistance ait le temps de s'échauffer de la température de 400C à la température de son point de basculement.Il suffit alors, à la fin de la période A, de tester la valeur de la résistance de la thermistance avec le moyen de détection 17; si cette résistance a augmenté brusquement, cTest que la thermistance a dépassé son point de basculiement, et que la température de 400C est atteinte. Si ce n'est pas le cas, c'est que la thermistance n'a pas atteint son point de basculement, et que la température de 400C n'est pas encore atteinte. Après un intervalle de temps donné, qui doit être suffisant pour que la thermistance 16 se refroidisse jusqu'à la température de l'eau, la thermistance 16 est de nouveau alimentée, et ainsi de suite jusqu'à ce que la température de 400C soit atteinte. Sans sortir du cadre de la présente invention, le test de la valeur de la résistance de la thermistance CTP 16 pourrait être effectué continuellement ou tout au moins pendant chaque période A, B ou C, ou pendant seulement une partie de chacune de ces périodes. Le fonctionnement du programmateur représenté sur les fig. 1 et 2, qui utilise un tel dispositif de détection de température,est le suivant : pendant le déroulement d'un des programmes P1 à P8, au moment d'un pas correspondant à une période de chauffage de l'eau de la cuve, il faut déterminer si la température de l'eau, désirée dans la cuve, est atteinte: pour cela, le programme concerné, P1 à P8, positionne les registres indicateurs, 22 pour 400C, et 23 pour 600C, et appelle ensuite le programme 21. Le registre d'adresse d'instruction 3 se positionne à l'adresse de la première instruction du programme 21, c'est-à-dire à la première instruction du sous-programme 30. Ce sous-programme 30, à l'aide du décodeur d'instruction 4 et de l'unité arthmétique et logique 5, effectue la mise au niveau logique l de la sortie S3 du circuit intégré l, de façon à commander, par l'intermédiaire de la source de tension 14 et du moyen de commutation 15, l'alimentation de la thermistance CTP, 16, qui est placée en contact thermique avec l'eau de la machine à laver. Ensuite, le sous-programme 31 teste le regis tre indicateur 22 situé dans la partie RAM 8 de la mémoire 2 pour déterminer si ce registre indicateur 22 est positionné sur 4000.Si le résultat du test est positif, ce sous-programme 31 appelle le sous-programme 35 qui introduit une temporisation qui est dans notre exemple de quinze secondes; sinon, le souspro gramme 32 teste alors le registre indicateur 23 pour déterminer si ce registre indicateur est positionné sur 600C. Si le résultat du test est positif, ce sous-programme 32 appelle le sous-programme 34 qui introduit alors une temporisation de dix secondes. Dans notre exemple, les températures définies pour les programmes P1 à P8, sont au nombre de trois, 400C, 600C et 900C. Donc, si les tests des registres indicateurs 22 et 23 sont négatifs, la température désirée est 900C, et alors le sous-programme 33 introduit une temporisation de quatre secondes. Les délais de quinze, dix ou quatre secondes et la tension d'alimentation de la thermistance CTF due à la source de tension i4 sont déterminés de façon à ce que ces temporisations soient légèrement supérieures aux temps mis par la thermistance CTP pour atteindre sa température de basculement au point de Curie, respectivement à partir d'une température de l'eau dans la cuve, de 400C, 600C et 900C. Après les temporisations de quinze, dix ou quatre secondes, le sous-programme 36 teste l'état de l'entrée K4.Le niveau logique de cette entrée K4 est fixé par le moyen de détection 17 qui met cette entrée K4 au niveau logique 1 lorsque la thermistance 0TF 16 possède une résistance élevée, c'est-à-dire lorsque la température de cette thermistance a dépassé le point de Curie du matériau la constituant. Si le résultat de ce test est négatif, la température n'est pas atteinte, le sous-programme 37 met la sortie S3 au niveau logique O et ensuite le sous-programme 38 introduit un délai d'une minute avant de commander à nouveau l'exécution du sous-programme 30. Cette temporisation d'une minute est prévue pour permettre à la thermistance de se refroidir et de revenir à la température de l'eau dans la cuve. Ainsi, l'opération de test de la température se poursuit tant que la température de l'eau dans la cuve n'a pas atteint la valeur désirée. A ce moment-là, la température de la thermistance 16 dépasse son point de Curie; sa résistance s'accroit; le moyen de détection 17 détecte cette augmentation de résistance et le test du sous-programme 36 est alors positif. Ensuite, le sous-programme 39 porte la sortie S3 au niveau O pour interrompre l'alimentation de la thermistance 16 et permet le retour au programme sélectionné, P1 à P8. Dans le deuxième mode de réalisation suivant l'invention, représenté schématiquement sur la fig. 3, la thermistance CTP 16 est reliée directement à l'en- trée K4 et à la sortie S3 du circuit intégré 1. Celui-ci par ailleurs comporte les mêmes éléments que sur la fig. 1, reliés au réseau d'interfaces 12 et au circuit d'affichage 13. Les entrées Ki et K2 sont reliées respectivement aux inter rupteurs tlt t4 et t2, t5. L'entrée K8 est encore reliée à l'émetteur d'impulsiens 10. Pour commander l'alimentation de la thermistance CTP 16, on utilise en fait le circuit de comnutation du réseau de sortie 6, permettant à la sortie S3 de prendre les niveaux logiques O ou 1. Comme moyen de détection de l'état basculé ou non de la thermistance, on utilise directement l'entrée K4 et l'unité arithmétique et logique 5 qui est capable de lire le niveau logique de cette entrée. La valeur de la thermistance CTF 16 est déterminée pour que l'entrée K4 soit au niveau logique O avant le basculement et au niveau logique 1 après le basculement. Le fonctionnement est identique à celui décrit précédemment, mais la puissance de la thermistance CTF 16 et la puissance électrique disponible sur la sortie S3 sont adaptées de façon à ce que la sortie S3 puisse alimenter directe ment,lorsqu'elle est au niveau logique 1 par exemple, la thermistance CTP 16. Cette sortie S3 peut avoir avantageusement une impédance interne élevée par rapport à ltimpédance de la thermistance CTF 16 avant son basculement, de façon à avoir, avant le basculement, un courant relativement constant à travers la thermi stance. Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation, la thermistance pourrait être reliée à une seule borne du circuit intégré, pour, dans un premier temps, alimenter ladite thermistance CTF 16 par l'intermédiaire du moyen de commutation et,dans un deuxième temps, tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP. Le dispositif de détection de températures, objet de l'invention, peut à tre utilisé dans tous les cas où plusieurs seuils de température doivent être contrôlés avec précision; des applications particulièrement intéressantes sont notamment des programmateurs pour machinesà laver. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'un parmi plusieurs seuils de température prédéter minés prévus pour un élément soumis à des variations de température, compor tant une thermistance CTP maintenue en contact thermique avec ledit élément à contrôler, des moyens étant prévus pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande programmé dans- lequel est emmagasiné au moins un programme prévu pour comman der l'alimentation de la thermistance CTP, à intervalles de temps donnés, pendant une-période de temps prédéterminée pour chaque seuil de température à détecter, chaque période correspondant au temps nécessaire à la thermistance pour passer de chaque seuil de température au point de Curie du matériau constituant la thermistance, point de Curie qui est supérieur ou égal à la température maximale à détecter, des moyens étant prévus pour choisir à w lonté -l'une quelconque des périodes de temps prédéterminées, un programme é tant prévu pour commander les moyens de test de la valeur de la résistance de la thermistance CTF au moins à la fin de chaque période de temps choisie. 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de comnande programmé est constitué par un circuit intégré dont une sortie est reliée à un moyen de commutation susceptible de commander l'ali- mentation de la thermistance CTF lorsque le programme le commande, les moyens prévus pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP, étant connectés entre une entrée du circuit intégré, et ladite thermistance CTP. 3. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande programmé est constitué par un circuit intégré contenant un moyen de commutation et les moyens pour tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP, au moins une borne dudit circuit intégré étant reliée à la thermistance CTP, pour, dans un premier temps, alimenter ladite thermis tance CTF par l'intermédiaire du moyen de commutation lorsque le programme le conxnande, et dans un deuxième temps, tester la valeur de la résistance de la thermistance CTP. 4. Programmateur comportant un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes.