Brevet FR2465177A1 — publié le 19810320

La présente invention concerne les fours élec- triques de cuisson, notamment à usage domestique et, plus particulièrement, un circuit de réglage de la tem- pérature de tels fours. On connait déjà un tel four dans lequel on peut faire varier la répartition de l'énergie fournie à la cavité par la voûte et par la sole. Dans ce cas, on ne peut plus se contenter, pour commander la régulation de la température du four, d'un seul capteur placé à proxi- mité de l'un ou de l'autre des éléments chauffants sous peine de voir varier de façon inadmissible l'amplitude des oscillations de la température du four, autour d'une valeur de consigne déterminée notamment par le réglage de la répartition. Pour éviter cette difficulté, il est déjà connu d'associer un capteur à chaque élément chauffant, et de combiner les capteurs ainsi agencés de telle sorte qu'ils fournissent ensemble un signal représentant la températu- re moyenne mesurée du four. Cependant l'énergie de chauf- fage étant souvent produite tant dans la voûte que dans la sole, par plusieurs éléments qui peuvent être commutés au choix de l'utilisateur suivant les mets à cuire, cette solution s'avère onéreuse, chaque élément étant associé à un capteur individuel. La multiplication des capteurs influe ainsi défavorablement sur le prix de revient du circuit de réglage. Par ailleurs, dans les systèmes de régulation de température, il est connu d'une façon générale, de disposer près du capteur de température un élément chauf- fant qui est mis en marche en même temps que les éléments assurant le chauffage de l'enceinte desservie par le systè- me de régulation. Cet élément chauffant, qui est le plus souvent une petite résistance électrique, accélère l'in- fluence qu'a le capteur sur la boucle de réglage ou, en d'autres termes, il réduit l'écart entre les températures maximale et minimale régnant dans l'enceinte et maintient donc la température instantanée aussi près que possible de la température de consigne. L'utilisation d'une telle résistance "d'accélé- ration" est fréquente dans les installations de chauffage central par exemple, dans lesquelles habituellement la plage de variation de la température s'étend tout au plus sur une dizaine de degrés. La présence de la résistance donne alors des résultats satisfaisants. Dans les fours de cuisson à usage domestique, on doit pouvoir faire varier la température dans une gamme nettement plus étendue pour pouvoir l'adapter à tous les mets que l'on fait cuire dans le four. Cette gamme. peut s'étendre de 500C à 3000C, par exemple. Or, il s'est avéré que les oscillations de la température autour d'une valeur de consigne donnée et introduite dans la boucle de réglage, sont bien plus importantes à basse qu'à haute température, même en pré- sence d'une résistance chauffant le capteur pour en accélérer l'influence. L'invention a pour but de fournir un circuit de réglage qui permette, tout en ne comportant qu'un seul capteur de température, de réduire les oscillations de la température autour de la valeur de consigne dans toute la gamme d'utilisation d'un four de cuisson quel que soit le nombre d'éléments de chauffage utilisés dans celui-ci. L'invention a donc pour objet un circuit de régla- ge d'un four de cuisson, notamment à usage domestique qui est chauffé par au moins un élément de chauffage commandé en fonction de la température par une boucle de réglage qui comporte un capteur unique pour fournir la valeur instanta- née de la température régnant dans le four et des moyens de chauffage du capteur pour en accélérer l'effet sur la régulation, ce circuit étant caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage sont agencés de telle manière que la chaleur qu'ils dégagent décroisse au fur et à mesure que la température du four augmente. Il résulte de ces caractéristiques que l'effet correcteur subi par le capteur de température en raison de la présence des moyens de chauffage diminue dans la plage des hautes températures, tandis qu'au contraire dans la plage des faibles températures, cet effet augmente. L'écart entre les températures maximale et minimale se présentant de part et d'autre d'une température de consigne donnée peut alors être égal sur pratiquement toute la plage de températures du four. De préférence, les moyens de chauffage associés au capteur sont formés par une résistance électrique dite d'accélération dont le coefficient de température assure la décroissance de la quantité de chaleur dégagée avec l'augmentation de la température. Avantageusement,ladite résistance électrique d'accélération est alimentée par une source de tension constante et le matériau dont elle est constituée présente une résistance à coefficient de température positif. Dans ce cas, la résistance est réalisée de préféren- ce en un métal dont la plage de températures est compatible avec celle du four, tel que le platine. Suivant une autre caractéristique, particulièrement avantageuse, le capteur de température et la résistance d'accélération sont tous deux en un métalàrésistance à coefficient de température positif, les deux composants étant prévus sur une même plaquette de support par gravure d'une couche de ce métal appliquée sur ladite plaquette. Cette caractéristique particulière de l'invention permet de réaliser une économie considérable lors de la réalisation de la boucle de réglage, car, la sonde de température étant commodément réalisée classiquement sur une plaquette par gravure d'une couche de métal, il est très aisé, sans pour autant augmenter le prix de revient, 2 4 6 5 17 7 de graver à côté de la sonde un second composant formant ladite résistance d'accélération. Suivant une variante de l'invention, ladite résistance d'accélération est alimentée par une source de courant constant, et réalisée en un matériau présentant une résistance à coefficient de température négatif. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la Fig. 1 est un schéma simplifié d'un circuit de réglage pour four de cuisson, suivant l'invention - la Fig. 2 montre une Claquette comportant un élément formant capteur de température et un élément constituant la résistance d'accélération pour chauffer ce capteur; --la Fig. 3 est un diagramme de la température du four en fonction du temps, illustrant l'effet de la résistance d'accélération sur la régulation, grâce à la 23 mise en oeuvre de l'invention; - la Fig. 4 est un schéma d'une variante de l'invention. - Le schéma simplifié de la Fig. 1 montre deux éléments chauffants 1 et 2 placés respectivement dans la voûte et la sole d'un four de cuisson, à usage domestique notamment. Chaque élément est monté en série avec un triac 3, 4 sur un réseau d'alimentation tel que le secteur par exemple. Les éléments chauffants 1 et 2 sont commandés par une boucle de réglage 5 qui comprend tout d'abord, un organe d'affichage 6 de la valeur de consigne de températu- re. Cet organe d'affichage 6 est relié à un comparateur 7 dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'un amplificateur 8 à un basculeur bistable 9. Ce dernier est destiné à assurer la répartition de la chaleur dégagée par les éléments 1 et 2 dans l'enceinte du four par une mise en marche sélective et alternée de ces éléments. Le rapport cyclique du basculeur bistable 9 peut être réglé à l'aide d'un organe de commande 10, afin d'adapter le régime de chauffage aux mets à cuire. Les deux sorties du basculeur 9 sont appliquées respectivement à des amplificateurs Il et 12 qui attaquent à leur tour les électrodes de commande des triacs 3 et 4. Le signal correspondant à la valeur instantanée de la température du four est détecté par une résistance 13 formant capteur de température, qui est, de préférence, en un métal ayant une résistance à coefficient de températu- re positif, compatible avec la gamme de températures pouvant se présenter dans le four. Le capteur 13-est pla- cé au voisinage immédiat de moyens de chauffage qui dans cet exemple sont formés par une autre résistance 14 afin d'accélérer l'effet du capteur 13 sur la régulation de la boucle 5. A cet effet, la résistance 14 est alimentée en tension constante par l'intermédiaire de diodes 15 et 16 qui sont connectées respectivement aux sorties des ampli- ficateurs 11 et 12. Le capteur 13 fournit un signal à un circuit de mesure 17 qui attaque la seconde entrée du comparateur 7. La résistance d'"accélération" 14 est réalisée en un matériau conducteur ayant une résistance dont le coeffi- cient de température assure la décroissance de la quan- tité de chaleur qu'elle dégage, au fur et à mesure que la température du four augmente; dans le cas représenté, ce coefficient est positif. La résistance est de préfé- rence en platine, comme le capteur 13; bien que l'on puisse envisager d'autres matériaux, tels que par exemple le nickel, l'aluminium, un alliage fer-nickel et d'une façon générale tout matériau compatible avec la gamme de températures régnant dans le four. Il est à noter que dans la mesure o la résistance d'accélération est alimentée en courant constant elle peut avoir un coefficient de température négatif. Si la sonde 13 et la résistance 14 sont réali- sées en un même métal tel que le platine, on peut avantageusement utiliser, comme représenté sur la Fig. 2, une plaquette isolante 18 sur laquelle elles sont gravées par exemple au laser, à partir d'une couche de ce métal déposée au préalable sur la plaquette. Celle-ci peut alors être placée surune paroi de l'enceinte du four. A titre indicatif, les valeurs de la sonde 13 et de la résistance 14 peuvent toutes deux être égales à 100 ohms. La Fig. 3 illustre le fonctionnement du circuit de régulation suivant l'invention. La courbe montre l'allure de la température au sein du four, le tracé en traits fins correspondant à l'utilisation d'une boucle de réglage classique tandis que l'on a représenté en traits gras comment évolue la température avec une résistance d'accélération connectée suivant l'invention. Lors de la mise en marche du four (t)ala tempé- rature atteint rapidement la valeur affichée qui est de 1000C, par exemple. La boucle de réglage 5 fait en sorte que la température oscille autour de cette valeur avec une amplitude donnée qui, lorsque l'on associe comme dans la technique classique une simple résistance au capteur 13, est réduite à une certaine valeur (5% par exemple). On peut constater que, toujours avec une telle résistance classique, cette amplitude n'est plus aussi importante lorsque l'utilisateur aux temps t1 ou t2 affiche d'autres températures du four (200'C et 300'C par exemple). En effet, l'amplitude diminue au fur et à mesure que la température du four augmente. La résistance d'accélération particulière de l'invention, permet de moduler son influ- ence sur le capteur 13 de telle sorte que l'amplitude pour les plages inférieures soit pratiquement aussi faible que pour les plages supérieures. En effet, la puissance dissipée par la résistance 14 décroît en fonction de la température et son action sur la sonde 13 conduit finale- - 2465177 ment à diminuer l'influence de celle-ci au fur et à mesure que la température augmente. En définitive, on obtient donc une régulation fine autour du point de consigne dans toute la plage de travail du four. Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les moyens de chauffage associés au capteur imposent à celui-ci une variation de l'échauffement qui est provoquée par le coefficient de température de la matière résistive dont ils sont constitués. Une variante représentée sur la Fig. 4 consiste à utiliser une résistance dont le coefficient de tempéra- ture peut être négligeable voir nul et à alimenter cette résistance en tension ou en courant selon une loi qui assure un dégagement de chaleur décroissant avec l'augmen- tation de la température du four. A cet effet, la boucle de réglage comporte ainsi une résistance d'accélération 14A alimentée par l'intermé- diaire d'un amplificateur 19 qui reçoit à son entrée un signal qui est fonction de la température du four, cette entrée étant connectée au capteur 13. L'amplificateur fournit à sa sortie un courant ou une tension variant sui- vant une loi prédéterminée par rapport à son signal d'entrée, cette loi assurant la décroissance précitée.La résistance 14A est alors reliée dans le circuit collecteur- émetteur d'un transistor 20, par exemple, dont la base est commandée par la diode 15 ou la diode 16. REVENDICATIONS 1 - Circuit de réglage d'un four de cuisson, notamment à usage domestique qui est chauffé par au moins un élément de chauffage commandé en fonction de la température par une boucle de réglage qui comporte un capteur unique pour fournir la valeur instantanée de la température régnant dans le four et des moyens de chauffage du capteur pour en accélérer l'effet sur la régulation, ce circuit étant caractérisé en ce que les- dits moyens de chauffage (14; 14A, 19, 20) sont agencés de telle manière que la chaleur qu'ils dégagent décrois- se au fur et à mesure que la température du four augmen- te. 2 - Circuit suivant la revendication 1, carac- térise en ce que les moyens de chauffage associés au cap- teur sont formés par une résistance électrique dite d'ac- célération (14) dont le coefficient de température assu- re la décroissance de la quantité de chaleur dégagée, avec l'augmentation de la température. 3 - Circuit suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite résistance d'accélération (14) est alimentée par une source de tension constante (11, 12, 15, 16), et le matériau dont elle est constitué pré- sente une résistance à coefficient de température posi- tif. 4 - Circuit suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que le capteur de température (13) et la résistance d'accélération (14) sont toutes deux en un métal à résistance à coefficient de température positif, les deux composants étant prévus sur une même plaquette de support (18) par gravure d'une couche de ce métal appliquée sur ladite plaquette (18). - Circuit suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite résistance chauffante est ali- mentée par une source de courant constant, et réalisée en un matériau présentant une résistance à coefficient de température négatif. 6 - Circuit suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que ladite sonde et ladite résistance sont en platine. 7 - Circuit suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que lesdits moyens de chauffage comportent une résistance (14A) alimentée en énergie électrique par un amplificateur (19) lui-même asservi à la température du four par l'intermédiaire dudit capteur (13), ledit amplificateur iprésentant une loi de transfert permettant de faire varier l'énergie fournie à la résistance dans le sens d'une décroissance de la chaleur dégagée,avec une augmentation de la température du four.