Brevet FR2321813A1 — publié le 19770318

L'invention est relative à un perfectionnement aux régulateurs électroniques pour appareils de chauffage électrique, coin- portant une charge chauffante montée, en série avec un élément semi-conducteur bi-directionnel commandé, sur un réseau de courant alternatif, dans lesquels ltéldment semi-conducteur reçoit un signal de commande, fonction d'une température, qui transformé en gnal électrique est reçu par un amplificateur différentiel. Les régulateurs du type à action proportionnelle utilisés actuellement pour commander des appareils de chauffage électrique présentent l'inconvénient que leur action de régulation n'est pas proportionnelle sur toute leur gamme, du fait quZils présentent une hystérésis propre qui se traduit par un écart entre la température d'enclenchement et la température de déclenchement. Cet écart augmente lorsque l'hystérésis augmente.Dans les plages de régulation des températures dans lesquelles le régulateur cesse d'agir par action proportionnelle, la température de la pièce baissera nécessairement du nombre de degrés correspondant à la valeur de l'hystérésis avant que le régulateur n'enclenche la charge après un déclenchement et dans ces conditions l'espace chauffé sera soumis à des fluctuations à long terme de tempéra turne. Une autre exigence posée à un régulateur à acthn proportion- nelle est de présenter une action précise, c'est-à-dire qu'il ne doit pas se produire de brefs enclenchements et déclenchements avant ltenclenchement final, ce qui entrainerait des parasites radioélectriques, des papillottements des appareils d'éclairage et 1 'apparition de de composantes continues ou d'harmoniques supé- rieurs sur le réseau à courant alternatif. Le problème de l'imprécision d'action peut etre résolu soit en rendant l'entrée de l'amplificateur différentiel inaccessible à de faibles variations de tension en réduisant l'amplification ou en augmentant l'écart entre les températures d'enclenchement et de déclenchement, c'est-à-dire en augmentant lthystérésis. Mais en augmentant lthystérésis une diminution de l'amplification est également indésirable en ce qui concerne la qualité de la régulation, car cela entrain une large bande d'action proportion- nelle qui donne lieu à des dépassements inacceptables de la température de la pièce au-delà de la température désirée. Les régulateurs à action proportionnelle d'un fonctionnement précis présentent par conséquent des qualités de régulation inférieures et, dans le cas des régulateurs disponibles actuellement sur le marché sous forme de circuitsintégrés, il a fallu adopter un compromis entre la qualité de régulation et la précision de fonction- nement. L'invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients auxquels on-se heurte lorsqu'on satisfait aux conditions de précision de commande en augmentant considérablement l'hystérésis du régulateur. La diminution de qualité de la - régulation entraSnée-par cette solutiOn est évitée, conformément à l'invention, en annulant un court intervalle de temps l'influence de l'hystérésis au commencement de chaque cycle de régulation, de sOrte que le régulateur est à ce moment prêt à régler la température enregistrée. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide d'un de ses modes dé réalisation pris à titre illustratif mais nullement limitatif en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente le schéma de principe d'un régulateur élec tronque de température réalisé conformément à ltinvention. Ce régulateur comprend un redresseur d'alimentation 1, qui applique une tensidacontinue aux bornes A et B du régulateur proprement dit, un générateur de tension en dents de scie 2 qui fournit la bande d'action proportionnelle du régulateur en faisant varier périodiquement le niveau d'entrée d'un amplificateur différentiel 3 qui enregistre d'autre part l'écart entre la tem pérature de consigne et la température réelle, de la pièce, un détecteur de niveau de la tension du réseau 4 qui enregistre le passage par zéro de cette tension et un générateur de signaux de déclenchement 5 qui applique un tel signal à un élément semiconducteur 13, qui peut entre constitué par un élément du type Triac ou un thyristor, monté en série avec un élément chauffant 14. L'amplificateur différentiel-fournit un signal de sortie appliqué à un pont de Mieatstone comportant un élément capteur 12, constitué par une thermistance, un élément de réglage de température de consigne 11, qui peut être constitué par un potentio mètre, et deux résistances d'équilibrage 7 et 8. Au moyen d'un diviseur de tension constitué par des résistances 9 et 10, une partie de la tension de sortie de 1 'amplifi- cateur différentiel 3 est prélevée au point 15 et est ramenée à l'entrée 17 de cet amplificateur, ce qui a pour effet d'augmenter considérablement l'hystérésis établie dans le circuit. Un dispositif de couplage optique, constitué par une diode photoé- missive 6a et d'un phototransistor 6b, est branché entre le générateur de tension en dents de scie 2 et l'entrée 17 de 1 'ampli- ficateur différentiel 3 de telle manière que la résistance 8 est court-circuitée pendant un bref intervalle de temps au début de chaque cycle. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante. L'amplificateur différentiel compare en permanence le niveau de tension à l'entrée 18, qui représente la température régulée, avec la tension à 1 1entrée 17 qui est déterminée par le diviseur de tension 7,8. Lorsqu'une demande de chaleur est enregistrée, c' est-à-dire lorsque la température enregistrée est inférieure à la température de consigne, la tension à l'entrée 18 est supérieure à la tension à l'entrée 17. La sortie 16 est alors à un niveau de tension élevé, c'est-à-dire est parcourue par un courant minimal, et pour chaque passage par zéro de la tension du réseau enregistré par le détecteur 4, le générateur de signaux de déclenchement S applique une impulsion de commande à l'élément semi-conducteur 13 qui devient ainsi conducteur et laisse passer un courant à travers la charge 14. L'élévation de température de la pièce agit alors sur l'élément capteur 12, ce qui se traduit par un abaissement de la tension à l'entrée 18. Lorsque la température régulée est égale à la température de consigne, les entrées 17 et 18 sont à la méme tension et l'amplificateur différentiel 3 nglisse, c'est-à-dire que sa sortie 16 passe d'un potentiel élevé à un faible potentiel et que sa sortie 15 passe d'un faible potentiel à un potentiel élevé, dé sorte que l'élé- ment semi-conducteur 13 cesse de laisser passer du courant à travers la charge 14. A ce moment, lorsque l'amplificateur différentiel 3 "glisse" l'augmentation d'hystérésis, fournie par la contre-réaction positive, produit une augmentation considérable du potentiel à l'entrée 17, ce qui assure la précision de fonc tionnement recherchée. Pour ramener le potentiel de 1 'entrée 18 à un niveau supérieur à celui de l'entrée 17 sans faire baisser la température de la pièce du nombre de degrés correspondant à la différence de tension établie, la résistance 8 est courtcircuitée au commencement de chaque cycle, de sorte que la ten sion à l'entrée 17 à ce moment sera toujours inférieure à celle de 1 'entrée 18. L'amplificateur différentiel 3 sera ainsi toujours en mesure, au début de chaque cycle, de commander 1 'écart entre la température régulée et la température de consigne dans toute la plage de régulation nécessaire. L'influence de l'hystérésis sur la qualité-de régulation se troû'J ainsi éliminée. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Régulateur électronique, pour appareillage de chauffage électrique, comprenant une-charge chauffante (14) montée, en série avec un élément semi-conducteur commandé bi-directionnel (13), sur un réseau de courant alternatif, dans lequel 1 'élément semiconducteur (13) reçoit un signal de commande en fonction d'une température enregistrée par un amplificateur différentiel (3), et une résistance d'hystérésis (9) montée entre la sortie (15) et une entrée (17) de cet amplificateur (3) afin d'augmenter l'hystérésis- propre du régulateur suffisamment pour obtenir une action précise de celui-ci, lequel régulateur est caractérisé en ce qu' il comporte en outre une connexion agencée de manière à court-circuiter, pendant un bref intervalle de temps, une résistance (8) au commencement de chaque cycle. 2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette résistance (8) est montée en parallèle avec un phototransistor (6b) qui, conjointement avec une diode pho*remissive (6a), forme un dispositif de couplage optique agencé de telle manière que, lorsque le phototransistor (6b) est influencé, pen dant un bref intervalle de temps au début de chaque cycle, par la diode photo-émissive (6a), la résistance (8) est court-circui- tée à ce moment.