Brevet FR2358623A1 — publié le 19780210

L'invention concerne un dispositif régulateur Des appareils de chauffage à combustible servent d'une part à l'alimentation d'un circuit de chauffage en une quantité d'eau qui est acheminée par une pompe, a travers un échangeur de chaleur, à de nombreux récepteurs, et ramenée depuis les récepteurs à l'appareil de chauffage. C'est à ce propos que se pose la condition de maintenir constante la température de 1 eau circulant dans la conduite de départ du circuit de chauffage, et ce aussi bien à charge maximale qu'à charge minimale, résultant d'une part de l'utilisation de tous les récepteurs et d'autre part de la fermeture de ces récepteurs.Notamment dans ce dernier cas, il est assez difficile d'y parvenir parce que la quantité de chaleur produite dans l'unite de temps dépasse de beaucoup la quantité de chaleur que peut consommer le circuit de chauffage danrla même unité de temps, les récepteurs étant fermes. En plus, de tels chauffe-eau à circulation sont utilisés, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur à eau, à alimenter en régime préférentiel un chauffe-eau sanitaire. Ce chauffe-eau doit donc également être alimenté en eau chaude de température aussi constante que possible, l'échange de chaleur, dans l'unité de temps dans le chauffe-eau sanitaire étant cependant beaucoup plus important que la consommation normale de chaleur dans le circuit de chauffage, dans la même unité de temps. L1appa- reil de chauffage doit donc, grâce au dispositif régulateur, pouvoir adapter l'énergie thermque cédée à des niveaux différents de températures de consigne dans la conduite de départ du système, et les maintenir ensuite constantes. I1 existe un dispositif régulateur pour la solution de ces problèmes qui est cependant équipé de contacts mecaniques en combinaison avec des éléments électroniques. Un tel dispositif comporte cependant l'inconvénient d'exiger un montage assez coûteux parce que, par suite de l'utilisation d'éléments de construction électromécaniques, il ne peut pas être intégré et exige en plus beaucoup ca place. La présente invention a donc pour but de rendre inefficaces les tensions fournies par les différents points de mesure et afficheurs de consigne tant qu'elles ne sont pas nécessaires de sorte que seules les valeurs indispensables snient opérantes dans le régulateur. Il en résulte l'avantage que le montage, exécute sans contacts, peut être réalise sous une forme permettant sa pleine intégration. Faute d'éléments de construction électromagnétiques, il ne faut pas -craindre des pointes de tensions perturbatrices qui pourraient provoquer des réactions intempestives du rbgula- teur. D'autres réalisations et des développements particulièrement avantageux ressortent - de la description suivante ainsi que des figures 1 et 2 du plan. La figure 1 montre un schéma logique de l'invention, la figure 2, le montage complet. Dans les deux figures, les mêmes chiffres indiquent les mêmes détails. Dans le schéma de la fig. 1, 1 représente une sonde thermométrique mesurant la température effective de l'eau circulant dans une conduite de départ d'un système de chauffage, la sonde étant reliée par une ligne 2 à une entrée d'un circuit ET 3. L'autre entrée 4 du circuit ET 3 est precédée,d'un circuit OU 5 dont l'entrée 6 est la sortie d'un autre circuit OU 7. L'entrée 8 du circuit OU 7 est reliée à un afficheur de consigne 9 donnant la température de consigne pour l'eau sanitaire. L'autre entrée 10 du circuit OU 7 est connectée au contact Il d'une électrovalve 13 commandée par un électro-aimant 12, le contact 14 étant commandé en fonction de la position de ltélectrovalve 13. L'entrée 15 du circuit OU 5 est reliée à un circuit OU 16 dont l'entrée 17 est en communication avec-un organe temporisateur 18, et l'entrée 19, avec un afficheur de consigne 20 pour la température de la conduite de départ, en service de chauffage. Par une ligne de sorte 21, le circuit ET 3 est relie à un amplificateur 22 dont la sortie 23 est connectée a la bobine 12 de l'électrovalve 13. De ce schéma il ressort que la température effective de la conduite de départ est en tous cas appliquée au circuit ET 3. Le circuit ET 3 réagit si dans le circuit OU 5, en cas de chauf fage de 1 t eau sanitaire, ou l'afficheur de consigne 9 est miss en action ou le potentiel de sortie de la liane 23 est couplé rétroactivement sur le circuit OU 7, ce qui dépend de la position de l'électrovalve et, par suite, de l'état de l'appareil de chauffage. D'après une autre condition OU, le circuit ET 3 est commandé s'il existe un signal produit ou par l'organe temporisateur 18 ou par l'afficheur de consigne pour la conduite de départ du système de chauffage. Par l'effet de la ligne de rétrocouplage, le comportement de l'amplificateur 22 est modifié en ce sens qu'il travaille une fois comme amplificateur opérationnel, l'autre fois comme amplificateur linéaire. Suivant la figure 2, le montage se présente en détail comme suit: Le montage suivant fig. 2 comporte un pont avec les branches 25, 26-, 27 et 28. La branche 27 comprend la sonde thermométrique 1 sous la forme d'une thermistance 29 disposée dans la conduite de départ, à la sortie de l'appareil de chauffage non représenté. Par une ligne 30, elle est raccordée au potentiel de service positif 31, et par l'intermédiaire de deux résistances 32 et 33 en série, au potentiel de service négatif 34.Un point de jonction 35 divise la branche 27 en deux tronçons et constitue le centre qui est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 36, à l'entrée 37 d'un comparateur 38. La résistance 36 et la résistance 39 reliée à l'entrée 37, forment le couplage pour le réglage de l'amplification du comparateur. La branche 25 du pont comprend deux résistances fixes 40 et 41 entre lesquelles sont disposés un trimmer 42 et un potentiomètre 43. Le couplage en série de ces résistances est branché sur les potentiels de service positif et négatif. Le potentiomètre 43 et l'afficheur de consigne 20 suivant fig. 1 sont identiques. La prise 44 du potentiomètre 43 est connectée, par l'intermediaire d'une résistance 45, à un point de jonction 46 qui est relié pPr une diode 47 polarisée dans le sens de conduction à un contact 48 du circuit OU 5 formant commutateur 49. Le point de jonction 46 est relié par une autre diode 50 polarisée dans le sens de conduction, à un point de jonction 51 qui, par une ligne 52, est connecté au contact 11 de l'électrovalve 13. Le contact 53 du commutateur 14, ouvert à l'état de repos du montage, est relié par la ligne 24 au point de jonction 54 en communication avec deux diodes 55 et 56 polarisées dans le sens de non-conduction. La diode 55 est reliée a un point de jonction 57 qui, par une ligne 58, est connes au cantre da la branche 26 du pont. La branche 26 constitue l'organe temporisateur 18 comprenant les résistances 62, 61, 59 et un condensateur 60. La résistance variable 62 permet de régler le fonctionnement de l'organe temporisateur 18. La branche 28 du pont est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance variable 64 et d'une résistance fix-e 63, au potentiel de service positif, la résistance 64 constituant l'afficheur de consigne pour la température de la conduite de départ du système de c"'uffage. Ces résistances sont mises en commu nication, par une ligne 66 branchée sur le point de jonction 65, avec l'autre contact 67 du commutateur 49. Le point de jonction 65 est d'autre part relié, par l'intermédiaire dune résistance 68 et d'une diode 69 polarisée dans le sens de conduction, au point de jonction 51. De la ligne 66 part une ligne 70 qui, par l'intermédiaire de deux résistances 71 et 72 en série èt d'une ligne 73, est en communication avec la bobine 12 de l'électrovalve.Entre les résistances 71 et 72 est branchée la diode 56 polarisée dans le sens de conduction. Le point de jonction 57 est relié par une autre diode 74 polarisée dans le sens de conduction au contact 48 du commutateur 49. Le point de jonction 46 est connecté par- la ligne 75 à un condensateur 76. Par l'intermédiaire d'une bobine de relais 77, la ligne 75 est mise au potentiel de service positif. Ce relais comporte un contact 78 pour assurer l'alimentation de la pompe. Sur le côté opposé à la ligne 75, le condensateur 76 est relié, par l'intermédiaire d'une diode 79 polarisée dans le sens de conduction, a l'entrée 80 du comparateur 38 et par une ligne 81, au commutateur 49. Le comparateur est mis aux potentiels de service positif et négatif par les lignes 82 respectivement 83. Un condensateur -84 sert au court-circuitage de tensions de haute fréquence à la sortie 85 du comparateur 38. La sortie 85 est reliée à l'entrée d'un amplificateur à transistors 86 bi-étagé qui est mis au potentiel de service positif par les lignes 87. La connexion avec le potentiel de service négatif est réalisée par la ligne 88 et la bobine 12 de l'électrovalve. Une diode 89 fonctionne comme diode de shuntage. La sortie de l'amplificateur, c-à-d. la ligne 88 est reliée à la ligne 73 en communication non seulement avec la résistance 72, mais aussi avec une résistance 90 reliée â une résistance 91 qui est connectée au choix, par une liaison 92, a la branche 25 du pont. Les poten- tiels de service positif et négatif sont produits par un bloc d'alimentation se composant d'un transformateur 93, d'un redresseur 94 et d'un condensateur de filtrage 95. Le montage fonctionne comme suit: supposons que le montage soit sous tension, que le commutateur 49 soit mis en position de préparation d'eau sanitaire, que l'électrovalve 13 soit fermée, c-à-d. que le bruleur et la pompe soient arrêtés. Cet état est réalisé si la température effective dans la conduite de départ relevée par la résistance thermométrique 29 est égale à la température de consigne réglée moyennant la résistance 64. La sortie 85 du comparateur 38 est sous tension, l'amplificateur 86 est bloqué. La tension prélevée sur l'afficheur de consigne pour le chauffage, soit sur le potentiomètre 43 disposé sur la branche 25 du pont, est sans effet puisgue le contact 48 est ouvert. De même, la tension prélevée sur la branche 26 est sans effet puisqu'elle est appliquée au même contact 48. Ces valeurs de consigne sont donc sans influence sur le comparateur 38. Le comparateur 38 fonctionne dans cet état comme bascule de Schmitt parce que la sortie 88 de l'amplificateur à transistors est reliée par la ligne 73 et les résistances 71 et 72 à l'entrée 80 du comparateur et que le point de jonction 65 est connecté à la diode 79 par le contact 49 fermé. Ainsi, la sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée 80-du comparateur. Comme le bru leur éteint ne fournit pas de chaleur à l'appareil de chauffage, la température de la conduite de départ varie, c-à-d. que la résistance 29 varie aussi. L'augmentation de la résistance 29 se traduit par une diminution du potentiel au point de jonction 35, qui est transmise a l'entrée 37 du comparateur 38. Au moment où les potentiels aux entrées 37 et 80 du comparateur 38 sont égales, la sortie 85 du comparateur n'est plus sous tension. Ainsi, l'amplificateur 86 passe à l'état conducteur, c'est-j-dire que la bobine 12 de ltélectrovålve 13 est mise sous tension.La variation du potentiel de la ligne de sortie 88 de l'amplificateur est couplée retroactivement, par les résistances 72 et 71, sur l'entrée du comparateur, ce qui provoque un basculement du comparateur et de l'amplificateur opérationnel. L'électrovalve 13 ouverte alimente le brûleur en combustible, l'appareil de chauffage fonctionne. Lorsque l'électrovalve 13 est ouverte à environ 40 , le commutateur 14 passe du contact 11 au contact 53, ce qui re-Qnuti'e diode 56 qui court-circuiteJa tension de rétrocouplage. Ainsi, cette tension est sans effet et le comparateur 38 fonctionne comme anplificateur linéaire.Sur l'entrée 80 du comparateur 38 est appliquée une tension linéaire depuis la branche 28 du pont de sorte que la consigne sur laquelle est réglée la résistance 64 pour la température de l'eau sanitaire prend effet. Lorsque l'ouverture de l'électrovalve 13 dépasse 40 %, il y a régulation linéaire. Si une ouverture de 40 ffi de l'électrovalve se traduit par une trop forte production de chaleur dans l'appareil de chauffage, celle-ci est relevée par la résistance 29. Dans le comparateur, la tension de référence diminue de sorte que le courant sur la ligne de sortie 88 de l'amplificateur 86 diminue. Si l'ouverture de l'électrovalve 13, par suite de la diminution du courant d'alimentation -de la bobine 12, descend au-dessous de la limite de 40 %, le commutateur 14 réagit et le comparateur 38 reprend sa fonction de bascule de Schmitt et ferme brusquement. Au cas ou le commutateur 49 se trouverait en position de chauffage, il est supposé que la bobine 12 de l'électrovalve 13 ne soit pas sous tension; le point de jonction 51 est alors mis à la masse par l'effet du contact 14. La diode 50 courtcircuite donc la tension réglée moyennant le potentiomètre 43. A l'entrée 80 du comparateur 38 est relié l'organe temporisateur parce que le potentiel de service positif est appliqué, par l'intermédiaire des résistances 61 et 62 et de la diode 74 fonctionnant dans le sens de conduction, à la ligne 48 dont le potentiel est plus positif que le point de jonction 46. La diode 47 bloquée separe donc les deux lignes en potentiel de sorte que la tension réglée sur le potentiomètre 47 reste toujours sans effet. Le condensateur 60 a été déchargé a ce moment parce que la diode 55 a été mise à la masse, avant la mise hors circuit de ltélectrovalve, par le contact 14. La tension du condensateur 60 augmente en conséquence; au moment où le seuil de basculement du comparateur 38 est atteint, le comparateur bascule de sorte gu'un signal de tension apparaît à la sortie 85 qui provoaue la mise en action de l'amplificateur 86. Ainsi, la bobine 12 de l'électrovalve 13 est alimentée en courant, et le commutateur 14 réagit. Par la réaction du commutateur 14, la valeur de consigne réglée sur le potentiomètre 43 est appliquée à l'entrée 80 du comparateur. La réaction du com- mutateur 14 se. traduit par une diminution de la tension du condensateur 60 par la diode 55. Après la commutation, le comparateur 38 fonctionne de nouveau linéairement. Au moment où l'ou verdure de l'électrovalve 13 descend au-dessous de-40 %, l'électrovalve fait réagir le commutateur 14 de sorte que l'organe temporisateur de la branche 26 du pont soit mis en action. Cela signifie gu'aussi longtemps qu'il faut fournir de la chaleur, le comparateur fonctionne en amplificateur linéaire, tandisque, à une consommation insuffisante de chaleur, l'organe temporsa- teur fait en sorte que l'électrovalve n'alimente le brûleur qu'à des intervalles réglables assez longs pour éviter une mise en route trop fréquente de l'appareil de chauffage. La fonction de la diode 69 consiste en ce qu'elle met à la masse le point de jonction 65, par l'intermédiaire de la résistance 68, tant que le comparateur 38 fonctionne comme bascule de chmitt et qu'elle le sépare de la masse lorsque le comparateur fonctionne comme amplificateur linéaire. Revendications 1. Dispositif régulateur pour un appareil de chauffage à com bustible qui, commandé par une soupape à combustible, chauffe par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur l'eau d'un circuit de chauffage et/ou dey'eau sanitaire, la tempéra ture de liteau dans la conduite de départ étant contrôlée par une résistance variable en fonction de la température et faisant partie d'un pont de mesure, et le température de con signe pour ladite conduite étant réglée à l'aide de deux au tres branches de pont dont chacune comporte une résistance réglable reliée l'une ou l'autre avec la branche comportant 1 résistance variable en fonction de la température à un comparateur qui, par l'intermédiaire d'un amplificateur, com mande la soupape à combustible qui comprend un commutateur commandant suivant la position de la soupape les branches du pont où apnaraissent 'es consignes, caractérisé par le fait qu'un réseau de diodes (47, 50, 55, 5G, 69, 74) assure l'inefficacité des tensions inutiles des branches à con signe (20, 26, 28). 2. Disposi-tif régulateur suivant revendication 1, caractérise par le fait qu'une diode (56) du réseau est disposée dans le circuit de rétrocouplage (72, 71) de l'amplificateur de sorte que dans l'une des positions du commutateur (14) de la soupape à combustible, l'amplificateur (7)8 86) travail le comme amplificateur linéaire, et dans l'autre position, comme amplificateur opérationnel.