Brevet FR2376454A1 — publié le 19780728

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux thermostats, c'est-à-dire aux appareils qui permettent de détecter un seuil de température et qui, en réponse au dépassement de ce seuil, dans un sens ou dans l'autre, par la température à contrôler, commandent un dispositif contrôlé, notamment ferment ou ouvrent un circuit électrique. On connaît différents types de thermostats, notamment des thermostats mécaniques qui présentent une hystérésis relativement élevée (plusieurs OC), un cobt relativement élevé et une fiabilité réduite. La présente invention a pour objet un thermostat électronique qui est très précis, car il possède une hystérésis très faible (inférieure à ion), et qui présente une excellente fiabilité et un prix faible, Un thermostat selon l'invention permet de détecter soit le dépassement vers le haut d'une température, soit le dépassement vers le bas d'une température, soit les deux à la fois, et dans ce dernier cas il permet par exemple de maintenir entre deux valeurs données la température à contrôler. Un détecteur de -seuil selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, une thermistance à coefficient de température positif et deux transistors fonctionnant en interrupteurs contrôlés, ladite thermistance et le circuit émetteurcollecteur de chaque transistor étant disposés, éventuellement en série avec des résistances, en parallèle entre les deux bornes d'un circuit d'alimentation. Dans le cas d'un thermostat apte à détecter le dépassement d'un premier seuil vers le bas et d'un second seuil vers le haut par une température à contrôler, celui-ci comprend deux détecteurs élémentaires du type précité, à savoir un détecteur de minimum dans lequel les deux transistors sont de m8me type SPN ou PNP, tandis que dans le détecteur de maximum les deux transistors sont de types opposés, savoir l'un de type NPN et l'autre de type PNP ; en outre, le thermostat peut comprendre un étage de puissance constitué également par deux trSnsistors de mêmes types PNP ou NPN, disposés en parallèle entre les deux bornes de l'alimentation principale, le second transistor de cette paire, ou transistor de sortie, étant monté en série avec les circuits d'utilisation à contrôler, tandis que le premier transistor est contrôlé par les détecteurs de minimum et de maximum. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. Sur la figure unique, on a représenté un mode de réalisation préféré d'un thermostat doté des perfectionnements selon l'invention. Selon l'invention t plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un thermostat apte à maintenir une température entre deux valeurs ou seuils prédéterminés et réglables, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue. Sur la figure, on a représenté en 1 le pôle positif et en 2 le pôle négatif de l'alimentation en courant continu (par exemple à 12 volts), le circuit dtutilisation étant disposé en 3 ; le thermostat proprement dit est constitué par le montage 4 qui commande l'étage de puissance 5 contrôlant ltalimentation du circuit d'utilisation 3. La tension d'alimentation du montage 4 est stabilisée par une diode Zener 6 montée en série avec une résistance 7 entre les bornes 1 et 2.de l'alimentation, Le montage constituant le thermostat 4 proprement dit comporte deux dispositifs détecteurs, savoir un détecteur de minimum 8 et un détecteur de maximum 9 constitués chacun essentiellement par une thermistance à coefficient de température positif (thermistance Cep), dont la résistance croit avec la température, et par deux transistors fonctionnant en commutateurs contrôlés. Plus précisément, le détecteur de minimum 8 comprend une thermistance OTP 10 et deux transistors NPN 11 et 12 montés en inverseur. Le collecteur de chaque transistor 11, 12 est connecté, respectivement à travers une résistance 13 ou deux résistances 14 et 15, à la borne positive 1, tandis que l'émetteur de chaque transistor 11, 12 est connecté soit directement, soit à travers une diode 16 à la borne 17 du thermostat 8, donc à la borne négative de l'alimentation stabilisée par la diode Zener 6. Enfin, la base du transistor 12 est connectée directement au collecteur du transistor il dont la base est connectée en 18, entre les résistances 19 et 20, dans la channe de résistances 19, 20 et 10 disposée entre les bornes 1 et 17. Le détecteur de maximum 9 comprend, de son côté, une thermistance CUP 21 et deux transistors NPN 22 et PNP 23. Le collecteur de chaque transistor 22, 23 est connecté à travers deux résistances 14, 15, et une diode 24 en série au pôle 1, pour le premier transistor, et à travers deux résistances 25 et 26 au pôle 17, pour le second transistor, tandis que les émetteurs de ces transistors sont connectés directement au pôle 17 pour le premier transistor et au pôle 1 pour le second transistor. La base du transistor 22 est connectée entre les résistances 25 et 26, ctest- à-dire au collecteur du transistor 23 à travers la résistance 25, tandis que la base du transistor 23 est connectée entre les résistances 27 et 28 de la chaîne de résistances 21, 27, 28 disposée entre le pôle 1 et le pôle 17. Quant à l'étage de puissance s qui réalise la coupure de l'alimentation du circuit d'utilisation 3 sous le contrôle des détecteurs de niveau 8 et 9, il comprend essentiellement deux transistors PNP 29 et 30 montés en inverseur avec une diode 31 disposée entre la borne 1 et l'émetteur du transistor 30 et une résistance 32 disposée entre le collecteur du transistor 29 et la borne 2. Suivant que la borne 33 est ou non électriquement connectée à la borne 1, ctest-à-dire suivant que le transistor 30 est conducteur ou non, le circuit d'utilisation 3 sera ou non alimenté. le fonctionnement du dispositif qui vient d'Stre décrit est le suivant. 1) Si la température est "normale", c'est-à-dire comprise entre le seuil minimnl à ne pas dépasser vers le bas et le seuil maximal à ne pas dépasser vers le haut, le détecteur de minimum 8 fonctionne comme suit. la thermistance 10 a une résistance relativement élevée car la température qu'elle repère est supérieure au seuil inférieur de température et le rapport des résistances 20 " 10 est relativement 19 élevé , le potentiel au point 18 est tel qu'il rende conducteur le transistor 11. il en résulte que le potentiel au point 34 est tel que le transistor 12 est bloqué (les transistors 11 et 12 sont montés en inverseur). Quant au détecteur de maximum 9, il fonctionne comme suit. la thermistance 21 a une résistance relativement faible, car la température qu'elle repère est inférieure au seuil supérieur de température, et le rapport des résistances 21 + 27 est relativement 28 faible ; le potentiel au point 35 est tel qu'il bloque le transistor 23. il en résulte que le potentiel au point 36 est tel qu'il bloque le transistor 22. On voit donc que le transistor il est conducteur, tandis que les transistors 12, 22 et 23 sont bloqués. Dans ces conditions, le potentiel au point 37 est tel que le transistor 29 est également bloqué, ce qui, du fait de la polarité au point 38, rend conducteur le transistor 30 (les deux transistors 29 et 30 étant montés en inverseur) ; le circuit d'utilisation 3 est alimenté, la borne 33 se trouvant sensiblement au potentiel de la borne lo 2) Si la température descend au-dessous du seuil inférieur, la résistance de la thermistance 10 décrort fortement et le transistor il se bloque, tandis que le transistor 12 de l'inverseur 11-12 devient conducteur. Par contre, les transistors 22 et 23 ne changent pas d'état car la température détectée par la thermistance 21 ne franchit aucun seuil ; ils restent donc bloqués. Le potentiel en 37 devient, du fait du basculement des transistors 11 et 12, tel que le transistor 29 devienne conducteur (sa base étant ramenée à un potentiel négatif), tandis que le transistor 30 de l'inverseur 29-30 se bloque. La borne 33 n'est plus re à la borne 1 et le circuit d'utilisation 3 n'est plus alimenté. 3) Lorsque la température croit au-dessus du seuil supérieur, la résistance de la thermistance 21 croît fortement et le transistor 23 devient conducteura=sique le transistor 22. Par contre, les transistors Il et 12-gardent l'star (conducteur pour il et bloqué pour 12) qutils avaient pour une température normale. Les transistors 22 et 23 étant conducteurs, tandis que le transistor Il est conducteur et le transistor 12 bloqué, le potentiel au point 37 est tel que le transistor 29 soit conducteur, sa base étant à un potentiel négatif ; le transistor 30 de l'inverseur 29-30 se bloque. Dans ce cas également, la borne 33 n'est pas reliée à la borne i et le circuit d'utilisation 3 n'est pas alimenté. On constate que le circuit d'utilisation 3 n'est alimenté que dans le cas i), c'est-à-dire lorsque la température est normale (comprise entre le seuil supérieur et le seuil inférieur), car alors. le transistor 30 est conducteur ; au contraire, lorsque la température dépasse vers le haut le seuil supérieur ou vers le bas le seuil inférieur, le circuit d'utilisation 3 n'est pas alimenté car le transistor 30 est bloqué. Dans les applications, les thermistances 10 et 21, qui peuvent être sorties du montage proprement dit, sont disposées à l'-endroit où il y a lieu de repérer la température à maintenir entre les deux limites du seuil supérieur et du seuil inférieur ; les résistances ajustables 20 et 27 servent à régler les seuils de température qui déclenchent l'alimentation ou la non-alimentation du circuit d'utilisation 3. Bien entendu, au lieu de prévoir l'alimentation du circuit 3 lorsque la température est normale, on peut, au contraire, prévoir l'interruption du circuit 3 lorsque la température est normale en inversant l'action des détecteurs élémentaires 8 et 9. On peut également prévoir la mise en oeuvre seulement d'un détecteur, à savoir un détecteur de minimum ou un détecteur de maximum, lorsqu'il y a lieu dlalimenter ou, au contraire, de ne pas alimenter un circuit d'utilisation en fonction du dépassement vers le bas d'un seuil inférieur ou vers le haut d'un seuil supérieur. Par exemple, si l'on veut supprimer la détection du maximum, on peut se passer du montage comportant les transistors 22, 23, la diode 24, les résistances 25, 26, 27 et 28 et la thermistance 21, ctest-à-dire le détecteur 9. Un thermostat selon l'invention trouve de nombreuses applications chaque fois qu'il s'agit de réguler une température, notamment pour maintenir une température entre deux seuils prédéterminés réglables par ajustement des résistances ajustables 20 et/ou 27. Par exemple, un thermostat du type décrit sur la figure permet de commander le dispositif de charge d'une batterie, par exemple au cadmium-nickel, pour que la charge n'ait lieu que lorsque la température de la batterie se trouve comprise entre deux valeurs bien déterminées, le dispositif de charge, disposé en 3, n'étant alimenté que lorsque la température de la batterie, contre laquelle sont appliquées les thermistances 10 et 21, se trouve à une température comprise dans la gamme désirée. L'invention peut également s'appliquer au contrôle des températures d'ambiance, par exemple pour couper l'alimentation d'un radiateur électrique lorsque la température d'ambiance dépasse une valeur de seuil prédéterminée et remettre en marche le radiateur lorsque la température descend sous une autre valeur de seuil également prédéterminée. 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 - Thermostat apte à agir sur un circuit électrique en vue de le couper ou de l'établir, en réponse au franchissement dtun seuil de température, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, une thermistance, notamment du type à coefficient de température positif, et un commutateur électronique qui passe de l'état conducteur à l'état bloqué ou inversement, suivant que la température à laquelle est soumise la thermistance se trouve en dessous ou en dessus d'un seuil prédéterminé et donc que la résistance de la thermistance est inférieure ou supérieure à une valeur prédéterminée. 2 - Thermostat selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la thermistance est en série avec une résistance ajustable qui permet de modifier la valeur du seuil. 3' - Thermostat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le commutateur électronique est constitué par deux transistors fonctionnant en interrupteur contrôlé, ladite thermistance agissant sur le potentiel de commande du transistor d'entrée de ce commutateur. 4 - Thermostat selon la revendication 3, caractérisé par le fait que celui-ci comprend, en combinaison, une thermistance à coefficient de température positif et deux transistors fonctionnant en interrupteur contrôlé, ladite thermistance et le circuit émetteur-collecteur de chaque transistor étant disposés, éventuellement en série avec des résistances, en parallèle entre les deux bornes d'un circuit d'alimentation. 5 - Thermostat selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, selon la revendication 2, une des résistances disposées en série avec la thermistance est une résistance ajustable. 6 - Thermostat selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait qutil comporte une diode en série avec le circuit émetteur-collecteur du transistor de sortie du commutateur. 7 - Thermostat double apte à détecter le dépassement d'un premier seuil vers le bas et d'un second seuil vers le haut par une température à contrôler, caractérisé par le fait qu'il comprend deux thermostats élémentaires selon ltune quelconque des revendications précédentes, à savoir un détecteur de minimum, dans lequel les deux transistors sont de même type NPN ou PNP, et un détecteur de maxirmun, dans lequel les deux transistors sont de types opposés, savoir l'un de type NPN et l'autre de type PNP. 8 - Thermostat selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un étage de puissance constitué également par deux transistors de mimes types PNP ou NPN, disposés en parallèle entre les deux bornes de l'alimentation principale, le second transistor de cette paire, ou transistor de sortie, étant monté en série avec le circuit d'utilisation à contrôler, tandis que le premier transistor est contrôlé par les détecteurs de minimum et de maximum. 9 - Thermostat selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une diode en série avec le circuit émetteurcollecteur dudit transistor de sortie de étage de puissance.