Brevet FR2454613A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne le damaine général du chauffage et se rapporte plus précisément à un dispositif propre a effectuer la mesure d'une grandeur s'exprimant en "degrés-jours1, ou, de façon plus large, en'egrésftoets" de base X. La valeur d'une telle grandeur exprimée dans cette unité se définit carme la valeur moyenne sur une unité de temps déterminée, par elle une journée pour les degrés-jours, de l'écart positif, exprimé en degrés Celsius entre la température regnant d l'extérieur d'un local, et une température fictive X. L'intérêt de cette grandeur se trouve principalement dans la prévision de la consannation,Qii estreputéehui être proportionnelle, du combustible nécessaire au chauffage du bâtiment pour lequel elle a été déterminée. Toutefois, cette relation de proportionnalité n'existe que dans la mesure où la base de calcul X, qui dépend de la température de chauffage a l'intérieur du bâtiment, et de l'isolation de ce bâtiment, a été correctement évaluée. Eh outre il est clair que toute imprécision sur la grandeur évaluée en diminue l'intérêt pour la prévision de la consamnation de l'énergie de chauffage. Or, actuellement, l'évaluation de cette grandeur est réalisée dans des conditions très défavorables. D'une part, les températures extérieures prises en considération sont obtenues par interpolation entre des températures minimales et maximales qui, seules, ont été effectivement mesurées. D'autre part, ces mesures effectives, qui sont réalisés par une station météorologique, sont généralisées à toute une région. Enfin on n'a actuellement recours qu'à des évaluations exprimées en degrés-jours de base 18 C ; or il est impossible} dans le cas le plus général, de déduire, d'une évaluation d'une grandeur exprimée en degrés-jours d'une certaine base, l'évaluation de cette grandeur en degrés-jours d'une autre base. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de faible coût évitant les inconvénients précédemment évoqués et permettant d'obtenir, au lieu désiré,l'intégration , en degrés-jours de base programmable, de 11 écart positif entre la température extérieure effective en ce lieu et la valeur de la base. A cette fin, le dispositif de l'invention comprend - un capteur produisant un signal de sortie dont la valeur varie de façon linéaire en fonction de la température mesurée, - un oscillateur relié au capteur et produisant des impulsions dont la fré quence varie de façon linéaire en fonction-de la valeur du signal de sortie du capteur, - un circuit de base de temps découpant le temps en intervalles de temps égaux successifs au moyen d'impulsions successives, - un circuit de soustraction programmé, relié à la sortie de l'oscillateur et au circuit de base de temps, et délivrant à sa sortie, pendant chaque intervalle de temps, des impulsions qui, en nombre positif indiquent la valeur, et en nombre nul indiquent l'absence, d'une différence positive entre le nombre d'impulsions reçues par ce circuit de soustraction program mé, pendant cet intervalle de temps, en provenance de l'oscillateur, et un nombre programmable, et - un circuit de comptage d'impulsions relié à la sortie du circuit de sous traction programmé, ce circuit de comptage fournissant l'intégrale dans le temps de l'écart positif entre la température mesurée par ce capteur et ladite température fictive, dont la valeur dépend dudit nombre program mable. Pour une meilleure précision, les intervalles de temps déterminés par le circuit de base de temps ont une durée courte et le dispositif comprend en outre un circuit de division de nombre d'impulsions connecté entre ledit circuit de soustraction programmé et ledit circuit de comptage d'impulsions. Par exemple, la variation du signal de sortie du capteur en fonction de la température et la variation de la fréquence du signal de sortie de l'oscillateur en fonction de la valeur du signal de sortie du capteur sont de sens inverses, de sorte que ladite fréquence est une fonction linéaire décroissante de la température. Le circuit de soustraction programmé comprend un décompteur initialisable relié à des roues codeuses permettant la programmation dudit nombre programmable, ce décompteur enregistrant, à l'apparition de chaque impulsion en provenance du circuit de base de temps, ledit nombre progr mmable en provenance desdites roues codeuses, soustrayant de ce nombre le nombre d'impulsions reçues ultérieurement en provenance dudit oscillateur, et produisant un signal sur sa sortie lorsque le résultat de cette soustraction atteint une valeur nulle avant l'apparition de l'impulsion suivante en provenance dudit circuit de base de temps. Le circuit de soustraction comprend en outre une porte logique NON ET et une porte logique ET, la porte logique NON-ET ayant une première entrée reliée à la sortie dudit oscillateur, une seconde entrée reliée à la sortie dudit décompteur initialisable et une sortie reliée à l'entrée de ce decompteur initialisable, cette porte logique NON-ET bloquant l'accès audit décomp teur pour les impulsions provenant de l'oscillateur lorsque ledit résultat de soustraction atteint la valeur nulle et la porte logique ET ayant une pre mière entrée reliée à la sortie dudit décompteur initialisable, une seconde entrée reliée à la sortie dudit oscillateur et une sortie reliée audit circuit de comptage, cette porte ne délivrant à sa sortie que les impulsions reçues en provenance de l'oscillateur entre l'apparition dudit signal de sortie. du décompteur initialisable et l'apparition d'une impulsion suivante du circuit de base de temps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dont la figer unique est un schéma du dispositif, objet de cette invention. Afin de bien faire comprendre le fonctionnement de ce dispositif et la finalité de la structure qui le caractérise, on en exposera tout d'abord la base théorique. Le dispositif a pour fonction essentielle de fournir une valeur de grandeurs M, mesurées en degrés-temps de base X, notées M(D.T.)X, et définies par l'équation ci-dessous, dans laquelle I (-,-) désigne la fonction "le plus petit de - et -" : où t est un temps variable d'intégration exprimé dans une unité uCt), où tl est un temps d'origine d'intégration, où T est une unité de temps choisie pour la mesure M(D.T. x où X est une température de base exprimée en degrés - (D)Celsius et où e est une température variant avec le temps et exprimée en degrés (D) Celsius. A cette fin, le dispositif élabore une fonction "potentiel électrique V(o)" définie par V(#) = V0 - k1 # (2) où V0 et k1 sont des constantes, par exemple positives, et une fonction "fréquence F(o)" définie par : F(e) = f0 + k2 V(e) (3) où f0 et k2 sont des constantes, par exemple positives. Les équations (2) et (3) permettent d'écrire F(#) = f0 + k2 (V0 - k1 #) = (f0 + k2 V0) - k1k2#, soit encore, en posant F = fo + k2 V@ et K = k1 k25 F (#) = F0 - K # (4) Le dispositif conserve en mémoire un nombre programmable N défini par : N = F CX). #t (5) où #t désigne un petit intervalle, ou "base", de temps. Les équations (4) et (5) permettent d'écrire N = (Fo - KX).#t (6) Soit #i la température dans un i eme intervalle de temps #t; Le dispositif élabore une fonction "différence #i" définie par : #i = F(#i). #t - N = {F(#i) - F(X)}.#t (7) soit encore, en utilisant l'équation (4), #i = K (X - #i).#t (8) ou, plus précisément, une fonction "excédent de différence Ei" définie par Les équations (8) et (9) permettent d'écrire #i = K{X - INF (#i, X)}. #t (10) Le dispositif élabore ensuite une fonction "somme a" telle que ou n est un nombre entier positif W 1. L'équation (10) permet d'écrire cu encore, si ôt est suffisamment petit et n grand, Comne bt est l'unité de temps u(t) dans l'équation (12)-, et dans la mesure où l'on choisit l'unité de temps T telle que on a soit encore : # # K. n. M (D.T)X Enfin, dans le cas courant, le dispositif donne la valeur recherche M (D.T@)X par une division de # par K. n. Le dispositif (figure) comprend un capteur 1 composé d'une sonde la reliée à un circuit de conversion lb. La sonde est par exemple un composant de référence LX 5600 du commerce et le circuit lb peut être constitué par deux composants de référence CA 3140. La tension V à la sortie ls du capteur est une fonction linéaire de la température e et prend la forme V = V - k1 O où V0, exprimé en mV,et k1 > exprimé en m V/ C,sont ajustables. Le capteur est monté en série avec un oscillateur 2, par exemple un composant de référence 9400 du commerce, délivrant à sa sortie des impul sions à une fréquence F liée à la température e par la relation F = F o où F@,exprimé en Hz,et K en Hz/ C,sont positifs et ajustables. Un circuit de soustraction programmé 3 est monté en série sur l'os- cillateur 2 et relié par ailleurs à un circuit de base de temps 4. Ce circuit de base de temps 4 comprend par exemple un second oscillateur 5, un diviseur 6 et une bascule monostable 7 montés en série. L'oscii- lateur 5 peut être constitué par un composant MC 14 451 du commerce, délivrant un signal rectangulaire à 64 Hz, le diviseur 6 par un composant MC 14 040 divisant la fréquence par 64 et la bascule monostable par la moitié d'un composant MC 14 528, à la sortie duquel apparaissent, toutes les secondes, des impulsions de 10 s de largeur. Le circuit de soustraction programmé 3 comprend un décompteur initialisable 8, par exemple constitué de trois composants CD 4 029 du commerce, un ensemble de roues codeuses 9, chaque roue codeuse étant respectivement associée à l'un des trois éléments du décompteur, une porte logique NON-ET 10, un inverseur 11 et une porte logique ET 12. Les éléments du décompteur sont reliés à la sortie de la bascule monostable 7 et se chargent, à l'apparition de chaque impulsion provenant de la bascule et déterminant le début d'un nouvel intervalle de temps, du digit programmé par la roue codeuse correspondante, l'ensemble des éléments du décompteur se chargeant ainsi du nombre N programmé au moyen des roues codeuses. Les impulsions en provenance de ltoscillateur 2 atteignent le décompteur 8 par la porte NON-ET 10, dont une première entrée 10 e1 est reliée à la sortie 2 s de l'oscillateur, dont une seconde entrée 10 e2 est reliée à la sortie 8 s du décompteur et dont la sortie 10 s est reliée à l'entrée de décomptage 8 e du décompteur. Le décompteur retranche du nombre N les impulsions qu'il reçoit de l'oscillateur. Lorsque le résultat de cette opération atteint la valeur zéro, il produit un signal sur sa sortie 8 s, qui bloque son entrée par l'in terniédiaire de la porte logique NON-ET 10. La sortie 8 s est, par l'interdddiaire de l'inverseur 11, reliée à la première entrée 12 el de la porte ET 12, dont la seconde entrée 12 e2 est reliée à la sortie de l'oscillateur 2. La sortie 12 s de la porte ET ne délivre donc, dans un intervalle de temps déterminé par le circuit de base de temps 4, que les impulsions délivrées par l'oscillateur 2, si elles existent, qui sont apparues après que le décompteur 8 ait atteint la valeur zéro. Comme le montre l'équation (6), le nombre N à programner dépend des paramètres F0, K, X et dt. Or les parametres Fo, K et dt étant gardés constants pour un montage.donné, N est directement lié à X. En se limitant à l'intervalle 10,00C - 29,90C pour le choix de la base X, et en choisissant K = 10 Hz/ C, #t = 1 seconde > et Fo = 299 Hz,le nombre N à programmer au moyen des roues codeuses est lié à X par la relation simple : N = 299 - 10 X. A la sortie 12 s de la porte 12 on a, avec les valeurs indiquées, K.n = 10 x 86 400 impulsions pour un degré-jour. A la sortie 12 s de la porte ET 12 sont connectés en série un circuit diviseur de fréquence 13 et un circuit de comptage 14. Le circuit diviseur de fréquence 13 comprend en série un premier diviseur de fréquence 15, par exemple un composant MC 14 040 du commerce associé de façon connue en soi à une porte FT 16 pour opérer une division par 675, un second diviseur 17, par exemple un composant MC 14 040 du comnerce opérant une division par 27 et un troisième diviseur 18, par exemple un composant MC 14 017, opérant une division par 10. Le circuit de comptage comprend en série, de façon connue en soi, une bascule monostable 19 par exemple constituée par la moitié d'un composant MC 14 528 et un compteur d'impulsions 20. Entre les diviseurs 17 ét 18 peut être connecté un circuit d'affichage 21 comprenant, de façon connue, une bascule D 22 telle qu'un composant MC 14 013, des compteurs 23,tels que des composants MC 14 160, des décodeurs 24,tels que des composants CD 4 055, et un organe d'affichage 25. Le dispositif précédomment décrit trouve une application particulièrement intéressante dans la prévision de la consommation d'énergie de chauffage et est avantageusement associé à un organe de calcul de consommation prévisionnelle. Un tel organe de calcul, utilisant de préférence l'information disponible à la sortie 12 s de la porte logique ET 12, permet p,ar exemple l'affichage de la quantité C définie par : C = Ha + b. M(D.h) où H est un nombre d'heures, a et b deux paramètres programmables et M(Dh) une mesure en degres-heures. Par exemple, le signal de sortie de la porte 12, qui se compose de 36 000 impulsions par degré-heure, est dirigé sur un multiplicateur ou "BCD - rate nultiplier" à 4 digits sur les entrées duquel est programmé, par roues codeuses, le nombre b ; la sortie de ce circuit fournit donc 36 000 x 10 b = 3,6.b impulsions par degré-heure. Ce signal est ensuite envoyé sur un diviseur qui délivre une impulsion pour 3 600 impulsions reçues à entrée. En programmant b en kWh/Dh, le nombre d'impulsions à la sortie de ce diviseur est donc représentatif de b.M(D.h) en M W.h (megawatts heures). A ces impulsions sont périodiquement ajoutées, toutes les heures, les impulsions représentant le nombre a programmé en kW, ces dernières étant obtenues au moyen d'un décompteur initialisable suivi d'un diviseur par 1000. Le nombre des impulsions totalisées, constituant l'information C donnée en MWh, est affiché. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'intégration dans le temps de l'écart positif entre une température mesuree et une température fictive a valeur prograsmable, caractérisé en ce qu'il comprend - un capteur produisant un signal de sortie dont la valeur varie de façon linéaire en fonction de la température mesurée, - un oscillateur relié au capteur et produisant des impulsions dont la fré quence varie de façon linéaire en fonction de la valeur du signal de sortie du capteur, - un circuit de base de temps découpant le ternis en intervalles de temps égaux successifs au moyen d'impulsions successives, - un circuit de soustraction programmé, relié a la sortie de l'oscillateur et au circuit de base de temps, et délivrant a sa sortie, pendant chaque intervalle de temps, des impulsions qui,en nombre positif indiquent la valeur, et en nombre nul indiquent l'absence, d'une différence positive entre le nombre d'impulsions reçues par ce circuit de soustraction programmé, pendant cet intervalle de temps, en provenance de ltoscillateur, et un nombre pro grammable, et - un circuit de comptage d' impulsions relié a la sortie du circuit de sous traction programmé, ce circuit de comptage fournissant l'intégrale dans le temps de l'écart positif entre la température nesurée par le capteur et ladite température fictive, dont la valeur dépend dudit nombre program- mable. 2. Dispositif suivant la-revendication 1, caractérisé en ce-qu'il comprend en outre un circuit de division de nombre d'impulsions connecté entre ledit circuit de soustraction programmé et ledit circuit de comptage d' impul- sions. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé en ce que la variation du signal de sortie du capteur en fonction de la température et la variation de la fréquence du signal de sortie de l'oscillateur en fonction de la valeur du signal de sortie du capteur sont de sens inverses, de sorte que ladite fréquence est une fonction linéaire décroissante de la température. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédents, caractérisé en ce que ledit circuit de soustraction programmé com- prend un décompteur initialisable relié à des roues codeuses permettant la programmation dudit nombre programmable, ce décompteur enregistrant, à l'apparition de chaque impulsion en provenance du circuit de base de temps, ledit nombre programmable en provenance desdites roues codeuses, soustrayant de ce nombre le nombre d'impulsions reçues ultérieurement en provenance dudit oscillateur, et produisant un signal sur sa sortie lorsque le résultat de cette soustraction atteint une valeur nulle avant l'apparition de l'xmpul- sion suivante en provenance dudit circuit de base de temps. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit de soustraction programmé comprend en outre une porte logique NON-ET ayant une première entrée reliée à la sortie dudit oscillateur, une seconde entrée reliée à la sortie dudit dé compteur initialisable et une sortie reliée à l'entrée de ce décompteur initialisable, cette porte logique NON-ET bloquant l'accès audit décompteur pour les impulsions provenant de l'oscilla- teur. lorsque ledit résultat de la soustraction atteint la valeur nulle. 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit circuit de soustraction programmé comprend en outre une porte logique ET ayant une première entrée reliée à la sortie dudit de compteur initialisable, une seconde entrée reliée à la sortie dudit oscillateur et une sortie reliée audit circuit de comptage, cette porte ne délivrant à sa sortie que les impulsions reçues en provenance de l'oscillateur entre l'apparition dudit signal de sortie du de compteur initialisable et l'apparition d'une impulsion suivante du circuit de base de temps. 7. Application d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes au calcul prévisionnel de consommation d'énergie de chauffage d'un local.