Brevet FR2403708A1 — publié le 19790413

La présente invention-se réfère aux installations de chauffage électrique dans lesquelles on utilise simultanément des appareils a convexion ou rayonnement et d'autres a accumulation. On sait que si les appareils a accumulation comportent une capacité thermique suffisante, on peut les charger pendant les périodes å tarif réduit de la fourniture d'énergie électrique (par exemple pendant la nuit ou, plus généralement, les heures dites "creuses"), de façon qu'ils assurent a eux seuls le chauffage sans consommation d'énergie pendant les périodes a tarif normal.Toutefois cela exige des appareils encombrants et couteux, a température interne élevée, équipés de ventilateurs d'extraction d'air chaud eux-mêmes actionnés en fonction de l'ambiance. aussi bien des installations du genre en question comprennent-elles des appareils accumulation plus simples, mais auxquels il faut normalement associer des appareils à convexion ou rayonnement. La commande de ces installations simplifiées pose ainsi des problemes difficiles puisqu'il faut prévoir l'intervention des appareils a convexion ou rayonnement pendant les périodes a tarif normal en raison de l'insuffisance des appareils a accumulation, voire même pendant celles tarif réduit en cas de tempéràtures ex térieures particulierement basses ou au début de la mise en marche desdits appareils a accumulation alors que ceux-ci ne sont pas encore assez chauds. L'invention a pour objet un système qui permet de résoudre de façon particulièrement avantageuse les problèmes précités. Le système suivant l'invention comprend essentiellement un détecteur de température ambiante ou transducteur (par exemple une thermistance} émettant un signal électrique approprié, des moyens pour traiter ce signal et notamment pour le transformer, en période å tarif normal, en une onde triangulaire dont la valeur moyenne varie avec la température détectée, et un ensemble logique qui re çoit le signal traité ainsi qu'un- signal pilote indicateur du tarif en vigueur a chaque instant, cet ensemble commandant les appareils de façon que pendant les périodes a tarif normal seuls soient en marche ceux a convexion ou rayonnement, et que pendant les périodes a tarif réduit les appareils accumulation soient préférablement mis en action, les autres n'intervenant qu'en cas d'insuffisance de ceux-ci, le tout en fonction de valeurs de référence prévues pour la température ambiante Le dessin annexé, donné a titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l1invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. I est un schéma d'un système de commande suivant l'invention. Fig. 2 montre les courbes représentatives des signaux a l'entrée et a la sortie de l'intégrateur de traitement. Fig. 3 illustre le fonctionnement du comparateur de traitement qui correspond aux appareils a convexion ou rayonnement. On a schématiquement représenté a gauche en fig. I un trans docteur de température comprenant une résistance 1 sensible a la température ambiante (thermistance) branchée en série avec un rhéostat de réglage 2 aux bornes d'une source de courant continu 3. La tension qui apparaît entre 1 et 2 est transmise a l'une des entrées d'un circuit intégrateur 4 éventuellement équipé d'un amplificateur approprié. Ce circuit 4 reçoit également comme entrée la sortie d'un générateur d'ondes carrées 5 à période très lente (par exemple de l'ordre de grandeur d'une minute). Il additionne et intègre les deux signaux.En fig. 2 l'on a représente en A le signal de température provenant de 1-2 en en exagérant volontairement la variation pour plus de clarté. La ligne brisée du diagramme B correspond a l'onde carrée engendrée par 5. Enfin llon peut voir en C la sortie du circuit integråteur 4 t c'est une onde a profil approximativement triangulaire dont la valeur moyenne suit la courbe A avec un retard négligeable par rapport a la vitesse de variation des ordonnées de celle-ci (l'intégration s'étend pratiquement sur quelques minutes au plus alors que la température ne varie que de façon impercepti ble pendant une aussi courte durée). Cette sortie de l'intégrateur 4 est envoyée a deux circuits comparateurs 6 et 7 réglés de manière a émettre un signal quand leur entrée dépasse une valeur de référence réglable. Les sorties de ces comparateurs parviennent a leur tour a un ensemble logique représenté par le rectangle en traits interrompus 8. Ce dernier reçoit également le signal d'un circuit 9 détecteur des passages a zéro de la tension d'alimentation. On a représenté en 10 et Il la ligne d'alimentation, supposée monophasée, 10 étant préférablement le fil de phase et il le neutre.Le circuit 9 peut être de tout type connu ; il peut par exemple émettre une sortie (binaire 1} aussi longtemps que la tension entre 10 et Il excède un faible seuil déter- miné dans un sens ou dans l'autre, mais aucune sortie (binaire oE quand elle est inférieure a ce seuil. L'ensemble logique reçoit encore en 12 un signal indicateur de la période de tarif. Ce signal, généralement appelé. "pilote" apparaît dès qu'on se trouve au tarif inférieur et il disparaît quand on revient au tarif normal. La ligne 13 d'amenée du signal pilote provient d'un appareil non figuré, mais bien connu dans la pratique, qui distingue ainsi les périodes de tarification soit a l'aide d'une horloge, soit en fonction de signaux appliqués aux lignes de distribution. On notera que cette ligne 13 comporte un branchement qui aboutit à une entrée 14 du générateur d'ondes carrées 5, lequel est agencé de manière que le signal pilote inhibe son fonctionnement. Dans l'exemple représenté, l'ensemble logique 8 comprend deux portes ET 15 et 16 (du type positif ou négatif suivant les cas). La première reçoit le signal du détecteur de zéro 9 et celui du comparateur 6. Quand l'entrée de 6 est inférieure à la valeur de référence qui lui est imposée, il émet un signal de même nature que celui émis par 9 lors des passages è zéro. La porte 15 est alors conditionnée et elle envoie un signal å un circuit de commande 17, lequel émet à son tour une tension de sortie qui par la ligne 18 aboutit à l'électrode de commande ou gâchette d'un triac 19 interposé entre le fil de phase 10 et les appareils a convexion ou rayonnement représentés par le cercle 20.Quant a la porte 16, elle possède trois entrées respectivement reliées a la sortie du détecteur de zéro 9, à la sortie du comparateur 7 et a l'entrée 12 du signal pilote. Quand l'entrée de 7 est inférieure à la valeur de référence qui lui est imposée, que le signal pilote apparaît sur la ligne 13 et que 9 émet son signal de passage a zéro de la tension d'alimentation, la porte 16 est conditionnée et elle envoie un signal a un autre circuit de commande 21 propre a agir par une ligne de sortie 22 sur la gâchette d'un second triac 23 interposé entre le fil de phase 10 et les appareils a accumulation représentés par un second cercle 24. Pour exposer le fonctionnement on supposera pour simplifier que le tarif inférieur correspond a la nuit. Dans ces conditions, pendant le jour le signal pilote n'appa- raît pas sur la ligne 13. Donc le générateur 5 fonctionne tandis qu'au contraire la porte 16 est déconditionnée. Du fait du fonctionnement du générateur 5 le circuit intégrateur 4 émet sur sa sortie l'onde C de fig. 2. Le comparateur 6 re çoit cette onde et chaque fois que les minima de celle-ci sont inférieurs a la valeur de référence qui lui a été imposée, il émet a son tour un signal. On a représenté a plus grande échelle en fig. 3 une partie C1 de l'onde C correspondant tout d'abord a un refroidissement de l'ambiance, puis a son réchauffement. L'horizontale V indique la valeur de référence. On voit en S la sortie de 6, étant noté que les durées des impulsions sont considérables vis- -vis de la période du courant alternatif d'alimentation des appareils. Cette sortie hachée a cadence très lente est envoyée a la porte 15 qui a chaque passage a zéro de la tension d'alimentation, enclenche le triac 19 a travers le circuit 17. Comme le triac reste enclenché jusqu'au zéro suivant de la tension, les appareils 20 fonctionnent sans arret pendant les temps de sortie du comparateur.6. On notera que la longueur des impulsions S et leur écartement varient en sens inverse en fonction de la valeur moyenne du signal C1, ce qui assure une bonne progressivité du réglage. On conçoit qu'en fixant judicieusement la valeur de référence imposée au comparateur 6 on puisse obtenir que les appareils 20 commencent a fonctionner aussitôt que la température ambiante s'abaisse au-dessous d'une certaine consigne, par exemple 190C. Quant aux appareils a accumulation, ils ne peuvent fonctionner pendant le jour, puisque la porte 16 est bloquée par l'absence du signal pilote. En régime de nuit le signal pilote de 13 bloque le générateur 5, mais conditionne aa troisième entrée de la porte 16. Llintegrateur 4 n'engendre alors qu'une courbe de sortie qui, pratiquement parlant, correspond a la température détectée en 1-2 Les comparateurs 6 eut 7 reçoivent donc une entrée continue. Si celleci est inférieure la valeur de référence de 6, les appareils 20 sont mis en marche. De même si cette entrée est inférieure a la valeur de référence de 7, -la porte 16 agit de manière semblable a celle de la porte 15 et par le circuit 21 elle fait fonctionner les appareils a accumulation 24. On a toutefois soin de fixer au comparateur 7. une valeur de référence correspondant a une température supérieure a celle du comparateur 6, par exemple 200C. Dans ces conditions, si llon suppose qui l'apparition du signal pilote la température est de 180C, tous les appareils vont se mettre en marche. Dès qu'on atteindra 190C les appareils a convexion ou rayonnement 20 seront coupés, seuls continuant a fonctionner ceux a accumulation 24. Ces derniers s'arrêteront quand l'ambiance aura atteint 2O0C. Si pour une raison quelconque les appareils a accumulation 24 deviennent insuffisants au- cours de la nuit, par exemple parce qu'ils sont trop lents s'échauffer au début de leur mise en marche, ou en raison de températures extérieures extrêmement basses, les autres appareils 20 se remettent a fonctionner en parallèle avec eux. Dès que revient la période de jour, le cycle recommence. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n' a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On pourrait tout d'abord prévoir de faire agir le signal pilote sur le comparateur 6 en vue d'abaisser pendant la nuit la valeur de réfé- rence qui lui est imposée, par exemple en appliquant ce signal, a travers une diode d'isolement, au potentiomètre propre a fournir la tension analogique a cette valeur. On pourrait encore appliquer le signal du transducteur 1-2 au générateur d'ondes carrées 5 pour modifier soit sa cadence, soit la largeur et/ou la hauteur de ses impulsions. Enfin, bien qu'on ait supposé que les appareils a accumulation 24 étaient du type ventilation naturelle, rien n'empêcherait de mettre en oeuvre l'invention avec dés appareils a ventilateur ; on pourrait prévoir alors que les résistances de ces appareils soient automatiquement mises en circuit par le signal pilote, le triac 23 ne commandant que les ventilateurs, quitte a agencer des moyens de sécurité pour limiter ltechauffement intérieurdes appareils. REVENDICATIONS 1. Système pour la commande d'une installation de chauffage électrique comportant des appareils a convexion ou rayonnement et des appareils a accumulation, la distribution d'énergie étant prévue avec des périodes a tarif normal et des périodes a tarif réduit (notamment tarif de nuit), caractérisé par la combinaison suivante d'éléments ou dispositions dont certains au moins sont connus soit a l'état isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ciaprès - un transducteur propre à émettre un signal électrique fonction de la température ambiante ; - des moyens pour traiter le signal émis par ce transducteur ;; - et un ensemble logique qui, recevant le signal ainsi traité en même temps qu'un signal pilote indicateur du tarif en vigueur a l'instant considéré, commande pendant les périodes a tarif normal uniquement les appareils à convexion ou rayonnement à l'exclusion de ceux à accumulation, tandis que pendant les périodes à tarif réduit il commande préférentiellement les appareils a accumulation en ne faisant intervenir les autres qu'en cas d'insuffisance des premiers, le tout en fonction de valeurs de référence prévues a la façon en soi connue pour la température ambiante. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de référence prévue pour la commande des appareils a convexion ou rayonnement pendant les périodes a tarif réduit est infe- rieure à celle qui correspond à la commande des appareils à accumulation. 3. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la commande des divers appareils s'effectue par l'intermédiaire de triacs, a la façon en soi connue. 4. Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'ensemble logique reçoit en outre un signal indicateur des passages a zéro de la tension alternative d'alimentation des appareils et n' agit sur les triacs qu'au voisinage immédiat de ces passages. 5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'ensemble logique renferme des moyens de porte ET dont une entrée reçoit le signal indicateur des passages a zéro, ces moyens étant interposés sur les circuits de commande des appareils de façon inhiber ces circuits en dehors des instants de passage 6. Système suivant la revendication 5, caractérisé en ce certains des moyens de porte ET correspondent uniquement aux circuits de commande des appareils à accumulation-et comportent une entrée recevant le signal pilote de manière a-inhiber ces circuits pendant les périodes a tarif normal. 7. Système suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal du transducteur comprennent en combinaison : - un générateur d'ondes carrées à très basse fréquence ; - un intégrateur qui reçoit le signal du transducteur ainsi que la sortie du générateur pour donner une onde triangulaire dont la valeur moyenne est modulée en fonction de la température ; - et deux comparateurs correspondant respectivement aux appareils a convexion ou rayonnement et à ceux a accumulation, et auxquels on a fixé une valeur de référence distincte pour chacun d'eux. 8. Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur d'ondes carrées reçoit le signal indicateur de tarif de façon a être mis hors d'action pendant les périodes a tarif reduit, l'intégrateur ne recevant plus ainsi que le signal du transducteur. 9. Système suivant la revendication 7, caractérisé en zen ce gue le générateur ondes carrées reçoit le signal du transducteur et est agencé de manière que ce signal détermine une variation de la largeur et/ou de la hauteur de ses impulsions. 10. Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le comparateur correspondant a la commande des appareils a convexion ou rayonnement reçoit également le signal pilote de façon que la valeur de référence qui lui est imposée se trouve abaissée pendant les périodes a tarif réduit.