Brevet FR2350642A1 — publié le 19771202

La présen e invention se rapporte à un régulateur thermique séquentiel à modulation de la durée d'alimentation du dispositif à réguler. Ce régulateur permet d'asservir une source d'énergie de chauffage à un écart de température suivant un rythme reglable. Le regulateur suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il est constitué en combinaison par . un circuit générateur d'impulsions synchronesdu secteur d'alimentation, . un commutateur séquentiel comprenant un élément de logique traversé par les dites impulsions, . une bascule bistable à deux entrées indépendantes, l'une étant com mandée par les dites impulsions et 11 autre, par des impulsions engen drées par un circuit à seuil comportant un capteur résistif de tempé- rature, . un triac commandé par la tension délivrée par la bascule bistable. Suivant une caractéristique de l'invention, le capteur résistif de température est monté dans un pont différentiel auquel est appliquée une tension stabilisée, la seconde sortie du pont étant connectée à un condensateur fixe dont la de charge est assurée par un élément à seuil. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit à seuil est mis en fonctionnement par le passage de la bascule bistable de l'état de repqs à l'état excité. Suivant un mode de réalisation du régulateur, le dit régulateur est caractérisé en ce que le commutateur séquentiel comporte un capteur résistif auxiliaire, modulant la fréquence des séquences. Suivant un autre mode de réalisation, le dit régulateur est caractérisé en ce que le circuit de commande du triac comporte un circuit haute fréquence déclenché par l'état excité de la bascule bistable. L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre, illustrée par les figures jointes, rep-résentant un mode de réali- sation du régulateur. La figure 1 représente le bloc fonctionnel du régulateur. La figure 2 est un schéma electronique de réalisation du dit régulateur. Sur la figure 1, on a schématisé sept blocs fonctionnels numérotés de 100 à 700. Les blocs 100, 400 et 600 sont alimentés directement par le secteur. Le bloc 700 est 11 appareil à asservir. Le bloc 100 redresse le secteur en double alternance puis, écrête la tension à une dizaine de volts. La tension ainsi obtenue est inversée et lton obtient des signaux de synchronisation à une frequence double de celle du secteur. Ces signaux sont envoyés au bloc 200. Le bloc 200 est un bloc de relaxation. On charge une capacité à l'aide d'une tension continue stabilisée, puis un détecteur de seuil décharge très rapidement cette tension. L'impulsion de decharge provoque après amplification, la fermeture d'un relais qui autorise le passage d'impulsions de synchronisation. Le bloc 300 a une bascule bistable à deux états indépendants. La première impulsion de synchronisation sélectionnée par le relais du bloc 200 fait changer ltétat de la bascule passant de ltétat de repos à ltétat excité, ce qui a pour effet d'alimenter le bloc 500. Le bloc 300 contient aussi un bloc de mesure comprenant le capteur résistif de température. Celui-ci, excité par la bascule, reste dans cet état pendant une durée définie par une capacité et la résistance du capteur de mesure. A la fin de cette durée, une impulsion est engendrée par un dispositif à seuil et envoyée à la bascule, ce qui a pour effet de la remettre à l'état de repos. Le bloc 600 est le bloc de commutation. Le commutateur qu'il contient est rendu conducteur pendant toute la durée d'excitation de la bascule 300 au travers du bloc d'amplification 500 Le bloc 400 est constitué d'éléments délivrant des tensions stabili- sées pour l'alimentation des différents blocs. On a schématisé le dispositif à réguler par le bloc 700. Su la figure 2, le bloc 100 est constitué d'un transformateur 3 alimenté à partir des bornes 1 et 2 du secteur. Une résistance ajustable 4 en liaison avec les condensateurs 5 et 6 permet d'ajusteur la phase du secondaire. Un pont à diodes 7 redresse la tension en double alternance. Une tension double alternance apparat aux bornes de la résistance 7a. La résistance 8 et les deux diodes 9 compriment le signal ce qui a pour effet d'augmenter la pente des sinusoRdes au voisinage du point de rebroussement. Le signal est différentié par le réseau constitué par la capacité 10 et la résistance 11. Le signal différentié est appliqué à la base d'un transistot 12 alimenté par son collecteur au travers de la résistance 13o L'émetteur est à la masse. Au travers de la résistance 14, le signal amplifié est appliqué à la base d'un transistor 15 monté de façon analogue au transistor 12. On restitue ainsi la polarité des impulsions de durée inférieure à 500 microsecondes et de temps. de montée, et de descente inférieurs à 50 microsecondes et d'amplitude sensiblement égale à la tension délivrée par l'alimentation 400. El les sont en cohé- rence de phase et de niveau avec le secteur. Ces impulsions sont appliquées au contactear du relais 18 faisant office de porte, appartenant au bloc 200. Le bloc 200 relaxe avec un certain rythme et ferme le relais 18. Un rhéostat 29, alimenté par la tension stabilisée, qui peut être remplacé par un capteur résistif mesurant une grandeur annexe, permet au travers de la résistance 28, la charge du condensateur 27. Lorsque la tension atteint le seuil du transistor uni Jonction 25, alimenté au travers de la résistance 26, le transistor unijonction 25 conduit. Ceci a pour effet de décharger le condensateur 27 et d'envoyer une brève impulsion dans la resistance 24. La tension correspondante est appliquée au travers de la résistance 23 à la base du transistor PNP 22. L'impulsion est intégrée par le réseau résistance 23 - et capacite 21 de façon à ce que la durée soit légèrement supérieure à 10 millisecondes, intervalle séparant deux impulsions sortant du bloc 100. Le signal intégré est applique à la base du transistor NPN 20 dont le collecteur est relié à la bobine 19 de commande du relais 18. La durée de fermeture du relais est telle qu'au moins une impulsion venant du bloc 100 traverse le relais. Ainsi à chaque séquence, déterminée par la fermeture du relais 18, une impulsion est sélectionnée. Le cycle des séquences est déterminé par la valeur de la résistance du capteur 29. On peut aussi règler manullement le dispositif en remplaçant le capteur 29 par un potentiomètre règlable. Le bloc 300 comprend une bascule bistable de type verrou à deux entrées. Une entrée reçoit les impulsions sélectionnées par le relais 18 et l'autre entrée reçoit les impulsions créées par le circuit compose par le transistor uni jonction 38, une des capacites 41, les resistances 37 et 39 et le capteur 40. Sur la bascule verrou, une répétition d'impulsions sur l'une des entrees ne fait pas changer l'état donne par la première impulsion. Une impulsion venant de 18 appliquée au travers de la capacite 30, sur la base du transistor 31 rend celui-ci conducteur et sature alors qu'auparavant il etait bloqué. Cette saturation bloque au travers de la résistance 34, le transistor 32 dont le collecteur passe au niveau de la tension d'alimentation au travers de la resistance 35. Ce niveau de tension et appliqué au travers de la résistance 45 à la base du transistor 46 du bloc 500. La saturation du transistor 31, fait disparattre la tension sensiblement égale à la tension d'alimentation sur son collecteur, ce qui entre le blocage du transistor 44 et l'apparition d'une tension sur son collecteur au travers de la résistance 43. Cette tension autorise la mise en service pour un cycle du transistor uni jonction 38 par l'alimentation d'une de ses bases. Eh l'absence de tension sur la dite base, l'émetteur du transistor unijonction est pratiquement mise à la masse au travers de la résistance 37 de faible valeur, ce qui empêche toute charge d'un condensateur 41. Par contre dès l'application de la tension, le condensateur se charge exponentiellement au travers de la résistance 39 et du capteur 40. La valeur de la résistance du capteur 40 détermine le temps de charge du condensateur jusqu'au seuil du transistor unijonction 38. Le fait d'atteindre ce seuil décharge le condensateur, fait apparattre une impulsion aux bornes de la résistance 37. Cette impulsion au travers de la capacité 36, fait changer l'état de la bascule ntrron. Ceci provoque la disparition de la tension sur le collecteur du transistor 44 et bloque ainsi à nouveau le transistor unijonction 38. De plus, la décharge du condensateur est totale et il n'existe pas de charges résiduelles. L'ensemble du bloc 300 s'est comporté comme un générateur de signaux rectangulaires synchrones du secteur et de durée inversemment proportionnelle à la valeur de la résistance du capteur. L'absence de tension sur la base du transistor 46 autorise le passage du courant au travers des résistances 47 et 48, ce qui provoque la saturation du transistor 49. Cette saturation empêche le fonctionnement en oscillateur du transistor 54 par mise à la masse de la base de ce transistor à travers le niveau de découplage 51 et 52. L'application d'une tension en forme de créneau délivrée par le bloc 300 sature pendant toute la durée du créneau le transistor 46, lequel bloque le transistor 49. Ceci assure la polarisation de la base du transistor 54 aux travers des résistances 50 et 52 découples par condensateur 51. Le temps de montée est très rapide, ceci étant dû aux deux as plifications successives des transistors 46 et 49. Une capacité 51 permet le découplage de la haute fréquence engendrée par le bloc 600. La tension est appliquée au travers de la résistance 52 à la base du transistor haute fréquence 54. Celui-ci est placé-dans-un circuit oscillant comprenant entre base et collecteur l'enroulement 60 sur le tore 61, la capacité 53 et la capacité 58. Le point m-liel de liter roulement 60 est alimenté et l'alimentation est découplée e la haute fréquence par la capacité 59. L'émetteur du transistor 54 est relié à la masse au travers de la résistance 57 et des capacités 55 et 56. Ainsi le circuit oscille tant que la tension délivrée par la bascule 300 est appliquée. L'enroulement secondaire 62 sur le tore 61 est placé dans le circuit gachette - cathode du triac 63. Celui-c est donc commandé en haute fréquence. Une résistance 65 et ure capacité 64 protègent le triac 53 contre les courants transitoires. Pendant sa conduction, le triac 63 perme@ l'alimentation du dispositif 66 du blo@ 700. Cet organe est alimenté pendant la durée déterminée par la bascule 300. Le bloc d'alimentation 400 dont le rôle est d'alimenter les différents circuits en tension stabilisez est constitué d'un transformateur 67 délivrant une tension alternative de 12 volts. Le pont redresseur 68 redresse la tension en double alternance. Cette tension est filtrée par le condensateur 69. Te transistor 74, comportant entre base et émetteur la résistance 73, et dont la base est reliée à la masse par le transistor à effet Zener 75 constitue un régulateur de tension. La tension est déterminée par la tension Zener du transistor 75. Un filtrage final est effectué par la capacité 76. On dispose ainsi d'une alimentation stabilisée de l'ordre de 8 volts. Parallèlement, la résistance 70 alimente la diode Zener 71 qui stabilise la tension. Un filtrage est effectué par la capacité 72. Cette tension stabilisée permet l'alimentation de circuits auxiliaires. n est possible en particulier pour augmenter la sensibilté de l'appareil et de fournir une référence, de placer le capteur thermique résistif 40, dans un pont différentiel par exemple un pont de Wheastone ou de Thomson. Un des avantages techniques de ce régulateur tient à l'abaissement de la résistance de conduction du triac par commande haute fréquence. La résistance de conduction peut être abaissée de 15 ohms à environ 0,1 ohm si la fréquence de commande est comprise entre 1 kilohertz et 100 mégahertz et de préférence entre 100 kilohertz et 1 mégahertz, sous certaines conditions de courant de gachette. De plus, la possi@ilité de commander l'apport de puissance ther mique @uivant un cycle commandé par un capteur auxiliaire permet, d'intégrer @@ second paramètre qui n'est pas pris en compte actuellement. Le bloc 700 d'utilisation peut être une résistance comme dans le chauffage électrique, mais aussi un moteur tel que par exemple : une pompe à fuel pour l'alimentation de chaudière ou une électrovanne. Le relaic élect@omagnétique peut aussi être remplacé par une porte E T. La sensibilité du régulateur peut atteindre le dixième de degré. Les circuits des transistors unijonction peuvent être remplacés par des dispositifs "blocking". il est d'ailleurs évident que les divers éléments décrits peu- vent être remplaces par des éléments équivalents sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Régulateur thermique séquentiel caractérisé en ce qu'il est constitué en combinaison par . un circuit sénérateur d'impulsions synchrones du secteur d'alimentation. . un commutateur séquentiel comprenant un élément logique traversé par les dites impulsions. une bascule bistable à deux entrees indépendantes, l'une étant comman dée par les dites impulsions et l'autre, par des impulsions engendrées par un circuit à seuil comportait un capteur résistif de température. . un triac commandé par la tension délivrée par la bascule bistable. 2 - Régulateur suivantla revendication I caractérisé en ce que le capteur résistrf de température est monté dans un pont de résistances alimente par une tension stabilisée, la seconde sortie du pont étant connectee à un condensateur dont la décharge et as@urée par un élément à seuil. 3 - Régulateur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'élé- ment à seuil est mis en fonotionnement par le passage de la bascule bistable, par sa premicre entree recevant les impulsions de synchronisation, de l'état de repos à l'état excité. 4 - Régulateur suivant la revendication I caractérisé en ce que le commutateur séquentiel comporte un capteur résistif auxiliaire, modulant la fréquence des séquences. 5 - Régulateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de commande du triac comporte un circuit haute fréquence déclenché par l'état excité de la bascule bistable.