Brevet FR2461423A1 — publié le 19810130

L'invention a pour objet : un dispositif pour la programmation, la rigulation et le contrôle automatique du chauffage dans tous locaux industriels, commerciauz ou d usages domestiques. L'objet de l'invention se rattache notamment aux secteurs techniques: du chauffage domestique ou d'autres espaces ; des sys tèmes de commande ou de régulation en général t des circuits électronlques fondamentaux notamment la technique de l'impulsion; de la technique de la communication électrique. Il est bien connu des dispositifs ou systèmes de régulation de la température en fonction de l'utilisation des locaux pnis dans leur ensemble ou bien dans certaines pièces des dits locaux. La température est généralement programmée å partie d'une armoire de commande. On définit les fourchettes horaires de chaque pièce que 1' on désire chauffer selon une température dite "réduite1 ou "con fort". Technoiogiquement, les différents types de système de régu lation 9 existant, présenteicertains inconvénients. Dans tous les cas, la programmation et/ou la rdgulation, se fait à partir de l'armoire de commands i cause des différentes fonctions qu'elle doit assumer, et très volumineuse, complexe, et conSéquemment d'un prix de revient élevé. D'une manière importan te, on souligne que de la centrale de commande partent les cir cuits électriques de commande et de puissance allant aux diffé rents conecteurs ou appareils de chauffage. L'on conçoit donc que cette installation électrique par cibles entre la centrale de commande et les congecteurs s'avère coûteuse, complexe et par fois inesthétique. Dans certains cas, il existe une régulation par microproces Bëurs.La programmation est compliquée et l'on programme uniquement la température d'arrAt et de chauffe. La régulation s'opère sur place. Selon l'invention, on a réalisé un dispositif permettant la programmation, la régulation et le contrôle centralisé de la température de plusieurs pièces ou locaux, sans l'utilisation d' autres liaisons électriques entre le lieu où se trouve le dispo sitif et les diverses sources contrôlées de chaleur, que l'uti lisation existante du réseau de distribution d'énergie électri que en 220 volts ou 380 volts alternatif d'une fréquence de 50 Hertz ou 60 Herts. Pour atteindre ce but, le dispositif comprend essentiellement une centrale de commande, avec moyen de programmation, branchée directement sur le secteur monophasé ou triphasé, et un ou des récepteurs-régulateurs montés à proximité du ou des appareils de chauffage pour leur asservissement en température selon les informations fournies automatiquement par la centrale ; les dits récepteurs-régulateurs étant conformés, en combinaison avec la centrale de commande, pour être branchés simplement sur une prise d'amenée de courant sans aucune liaison électrique avec ladite centrale de commande. Ces caractéristiques et d'autres encore, ressortiront de la suite de la description. Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés La figure t est un schéma électrique de principe de la centrale de commande. La figure 2 est un schéma électrique de principe de chaque récepteur-régulateur. La figure 3 est le schéma électrique de principe du séquenceur seul relatif à la centrale de commander La figure 4 ventre - les courbes de niveaux logiques correspondant au séquenceur de la figure 3 et illustrant sur un exemple de code binaire choisi, comment s'effectue et se déroule la prograamation à un instant donné. La figure 5 montre schématiquement, d l'extérieur de l'armoire, l'implantation des différents organes de prograsmation et de contrôle usuel. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière limitative en se référant notamment aux exemples des schémas électriques de principe, illustrés aux figures des dessins. Le dispositif selon l'invention, comprend une centrale de commande désignée dans son ensemble par C (figure 1) branchée directement sur le secteur I monophasé ou triphasé, et un ou des récepteurs-régulateurs R (figure 2) montés à proximité des appareils de chauffage pour les asservir en température, selon les informations fournies automatiquement par la centrale de- commande C. Les récepteurs-régulateurs R sont conformés, en combinaison avec la centrale de commande C, pour être branchés simplement sur une prise de courant, sans aucune liaison électrique, par câbles notamment, avec ladite centrale C. De plus, un des buts fixés, est de règler la température selon deuxplages : température dite "confort" ou bien température dite "réduite" ou "hors-gêle". La centrale de commande C permet de choisir une des deux plages du rcepteur-régulateur, en fonction de l'heure et du jour. A cet effet, la centrale de commande C comprend essentiellement, convenablement branchés et reliés les uns aux autres, selon la figure 1, les organes suivants. Un premier microprocesseur 1 assure, sur un cycle hebdomadaire, les fonctions de contrôle et de programmation en fonction du temps de l'état électrique de quatre ponts a, b, c et d. D'une manière connue, le microprocesseur 1 est associé à une horloge 2 de commande de fréquence lente (50 Hertz). Le microprocesseur 1 pour remplir les différentes fonctions qui lui sont demandées, est notamment, d'une manière préférée mais non limitative, connu dans le commerce sous la dénomination TMS Il 22 ou bien MM 57160. Un second microprocesseur 2 fait office d'émetteur, en assurant le codage et la transformation des informations fournies par le microprocesseur 1, en vue de leur transmission aux récepteursrégulateurs R. Le microprocesseur 2 est du type circuit intégré émetteur en technologie MOS, connu dans le commerce sous la référence SAB 3210 et particulierement bien adapté pour la télécommande. Une horloge 10 rapide (50 kilo Hertz) assure la commande du microprocesseur 2. On note que le microprocesseur 2 utilise deux entrées 21 et 22 et deux sorties 23 et 24 ainsi qu'un courant porteur obtenu d'une manière parfaitement connue pour l'Homme de l'Art, par superposition à la sinusolde de 50 Hertz s d'un signal ultrasonique. A signaler qu'il n'est pas nécessaire que les deux fils sl et s2 soient traversé par le courant, pour faire office de moyen de liaison. Un séquenceur automatique désigné dans son ensemble par SE assure la liaison entre les microprocesseurs 1 et 2 et autorise aux récepteurs régulateurs, de sélectionner les ordres nominatifs les concernant. Comme le montrent l'exemple des figures 1 et 3, le séquenceur SE comprend essentiellement, un registre à décalage 3 où arrive l'étataectrique des quatre points a, d, c et d, des bascules 4, une fonction logique ET 5, une fonction logique OU 6 et une fonction complémentarisation 7, et un commutateur électronique 8 qui permet notamment de piloter le microprocesseur émetteur 2. Une électronique d'interface 9 est montée entre les divers organes précités et la ligne de distribution d'énergie électrique, pour faire office de support à véhiculer les informations. Du côté extérieur, la centrale de commande C comporte notamment un clavier de commande et de programmation désigné dans son ensemble par il et un écran 12 pour l'affichage numérique d'aide de la programmation, et d'indication de l'heure (figure 5). Le clavier de commande et de programmation 11, outre le bouton de mise en service M, comprend d'une part quatre indicateurs lumineux matérialisant ltétat des quatre zones Zl, Z2, Z3, Z4 de surveillance de chauffage, et d'autre part dix touches à fonction simples T2 et dix touches à fonction double T3. Les touches T2 sont numérotées de O à 9 et servent à programmer les heures et les minutes, qui s'affichent sur l'écran 12, ainsi que le choix des zones. Les touches T3 à fonction double permettent le choix d'un jour de la semaine (du dimanche au samedi), en prenant des touches numérotées de 1 à 7. D'autre part, ensemble des touches à fonction double T3, se répartissent de la façon suivante : (figure 5) - Une touche - "MATIN" T3a - 1' n - "APRES-NIDI" T3b - - "SEMAINE/VERIFICATfON" T3c - n n - "ZONE/VERIFICATION" T n T' ~ - nCONFORT" T3e - n n - "REDUITE" T3f n n - "SUR UNE HEURE" T3q - " " - "XTlNCTI0N D'HORLOGE" T3h n n " - " FFACEMENT PROGRAMME T3 i - n n - nHORLOGEn T3 j En plus des indicateurs lumineux de zones 1, il en est d' autres repérés L : "MATIN", "APRES-MIDI", "CONFORT", "REDUIT" qui s'éclairent en fonction du programme. Ces témoins 1 et L, les touches T3c et T3d notamment, per ment de contrôler son propre programme. Tous les deux appuis successifs sur la touche T3c ou T3d, les programmes déjà en mémoire défilent grâce à l'horloge et aux témoins sous contrôle de l'affichage numérique 12 de l'heure. On voit, toujours figure 1, que l'ensemble de la centrale de commande, est alimentée par une alimentation stabilisée désignée dans son ensemble par A3 et comportant, d'une manière préférée, une batterie d'accumulateurs 13 branchée en tampon, pour assurer une autonomie de fonctionnement. Comme le montre la figure 2, chaque récepteur-régulateur R comprend, convenablement branchés et reliés les uns aux autres, les organes suivants Un microprocesseur 14 décodant les informations reçues par la centrale de commande c, sur la ligne de distribution secteur S. Ce microprocesseur 14 associe à son horloge de commande 15 H 50 kilo Hertz rapide 50 kilo , est le complément du microprocesseur 2 faisant office d'émetteur. Ce microprocesseur 14 est donc du type circuit intégré récepteur en technologie MOS connu dans le commerce sous la référence SA.B. 3209 ou SAB3271 ou autres équivalents. On voit que le microprocesseur 14 utilise quatre sorties 141, 142 143 et 1442 reliées à un comparateur quatre bits 18. -, régal La régulation électronique de température en "CONFORT" ou en "REDUIT", sur chaque pièce ou sur chaque point de chauffage s' effectue au moyen d'un régulateur K à action proportionnelle. Une électronique d'interface 16 estbtnchée entre le régula le teur K et/microprocesseur 14. Le filtrage et l'amplification des signaux ( courant porteur) provenant de la ligne de distribution secteur s, sont assu rjs au moyen d'un circuit intégré 17 avec filtre RC en double T posté. Un triac 19 dont la gâchette est reliée au régulateur K assure la mise en service des résistances chauffantes 20 d'un connecteur électrique (figure 2) ou bien, comme illustré en traits interrompus, la mise en service d'une pastille chauffante 21, pour la commande du thermostat à capsule dans le cas d'un robinet thermostatique pour radiateur à circulation de fluide. On voit que dans le cas de radiateurs à drculation, on envoie un signal électrique aux robinets thermostatiques pour abaisser pmitivement la température de quelques degrés. De même que pour la centrale de commande C, une alimentation stabilisée 22, de tout type connu et approprié, assure l'alimentation de l'ensemble de chaque récepteur-régulateur R. On regarde maintenant, en se référant aux figures 3 et 4, la manière dont les informations sont créées et reçues. Sur l'ensemble des courbes en creneaux de la figure 4, la période T est de 400 milli-seconde. La courbe (4 montre le niveau logique de l'horloge à l'entrée de la bascule 41 soit H. La courbe (4b) montre le niveau logique à l'une des sorties de la bascule 41, soit H/2 (figure 3). La courbe d montre le niveau logique de l'autre sortie de la bascule 41 qui est le complément soit H/2. La courbe(44 montre le niveau logique en sortie de la fonction ET S pour la décrémentation du programme, soit H.H/2 puis- que les entrées de la porte ET sont respectivement H/2 et H. La courbe (4e) est la représentation graphique d'un code binaire 1.001 envoyé aux quatre points a, b, c, d à l'entrée du regis aux tre de décalage 3. Ce code binaire 1.001 correspond i quatre zones Zî, Z2, Z3, et Z4 respectivement au niveau logique 1.0.0.1 à un instant donné, c'est-à-dire lorsque les zones Z1 et Z4 sont à température XtCONFORT", tandis que les zones Z2 et Z3 sont à température 'eREDUIT". Ces courbes(4f) et (4g) .. montrent respectivement l'état des entrées 61 et 62 de la porte OU 6 pour l'émetteur de télé- commande 2. La courbe (4b) est l'état de la sortie de la porte OU 6 pour la commande du commutateur o, soit 61 + 6 On analyse maintenant, en décomposant, les courbes(4d) et (4h) correspondant à l'entrée du commutateur 8 pour la commande et décrémentation du programme du microprocesseur 2. On a. numéroté de Q à Q les différentes phases : 1 prépare l'autorisation de chauffe de toutes les zones 2 valide l'ordre reçu sur récepteur zone Z1 3 annule l'autorisation de chauffe sur tous les récepteurs 4 valide l'ordre reçu, donc arrêt, sur régulateur zone Z2 décrémentation supplémentaire) 0 valide l'ordre reçu sur régulateur zone Z3 (toujours arrêt car il n'y a pas de nouvelle commande du microprocesseur 2 6 remet le microprocesseur 2 à l'état 1, donc autorisation de chauffe sur tous les régulateurs 7 valide l'ordre de chauffe sur régulateur zone Z4. 9 retourne le microprecesseur 2 à l'état 0, arrêt de chauffe programmée pour nouvelle séquence. On donne à titre d'exemple, et pour une meilleure compréhension de la description, la façon de procéder pour programmer, réguler et contrôler à tout instant la température de plusieurs pièces selon quatre zones correspondant à des tranches horaires. Cet exemple a également pour but de montrer la facilité d'utilisation du dispositif selon l'invention, par toute personne, ne nécessitant aucune qualification. On prend un exemple pour une zone seulement, étant entendu que le principe de programmation est le même pour les antres zones. Soit par exemple la zone Z2 que l'on désire pendant tous les jours de la semaine : a) mettre le matin à 6 H 00, en mode CONFORT, b) remettre la température en mode "REDUIT" à 8 H 00, c) en mode "CONFORT" à 18 H 00, d) en mode "REDUIT" à partir de 23 H 59 mn e) le mercredi de chaque semaine, on désire remettre cette zone Z2 en mode "CONFORT" l'après midi à partir de 12 H 00, f) le samedi à partir de 6 H 00 du matin, g) le dimanche également à partir de 6 H 00 du matin. La séquence d'appui sur les touches est la suivante a) touches Tî, (Z3) a) touches T3 (semaine) a) touche T3a (matin) a) touches T2 (appuis successifs sur 6-o-ow ), a) touche T3e (confort) b) touche T3a (matin) b) touches T2 (appuis successifs sur 8-0-0) b) touche T3 (réduit) c) touche T3b (après-midi) c) touches T2 (appuis successifs sur 1-8-0-0) c) touche T3e (confort) d) touche T3b (après-midi) d) touches T2 (appuis successifs sur 2-3-5-9) d) touche T3f (réduit) e) touches T3 (appui sur 4+mercredi) e) toucheT3 (semaine) e) touche T3b (après-midi) e) touches T2 (appuis successifs sur 1-2-o-o) e) touche T3e (confort) f) touches T3 (appui sur 7~ samedi) f) touches T3 (semaine) f) touche T3a (matin) f) touches T2 (appuis successifs sur 6-0-0) f) touche T3e (confort) g) touches T3 (appui sur 1 dimanche) g) touchas3 ((semaine) g) touche T3a (matin) g) touches T2 (appuis successifs sur 6-Q-O)- g) touche T3e (confort). Dans l'exemple ci-dessus, on a utilisé sept programmes. Il en reste 13 pour les trois autres zones. Si l'on désire vérifier la programmation de la zone Z2, il suffit d'appuyer sur la touche Z2 relative aux touches Ti et sur la touche T3d (zone vérification). A chaque appui, les témoins 1 et B des jours et "confort" réduite s'éclairent ou s'éteignent en relation avec les heures données par l'affichage de l'horloge. De même pour vérifier un jour, le mercredi par exemple, on appuie sur "mercredi vérification" "semaine vérification T3c) etc... Les trois témoins 1 des zones indiquent parallèlement avec les heures et minutes, le programme tel qu'il est en mémoire. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne : Le dispositif est simplement relié aux radiateurs de chauffage central ou-électrique, et à une prise ordinaire de courant, permettant ainsi son installation sur du matériel neuf ou ancien. Il obéit à distance, sans fil. électrique supplémentaire à la centrale de programmation, de taille réduite, sur laquelle on peut préparer pour la semaine des températures selon-deux modes de fonctionnement, "confort" ou "réduit", en fonction de l'occupation heures par heures, minutes par minutes des pièces ou locaux. Il est nécessaire d'avoir un seul coffret ou centrale de Fo- grammation branché sur une prise de courant 220 volts dans un endroit quelconque et un seul module "récepteur-régulateur", par pièce ou groupe de pièces dont on veut contrôler la température, branché sur une prise de courant. Le dispositif permet une extension aisée du nombre de pièces contrlées sans aucune modification. On note enfin la facilité d'utilisation et le faible coat de revient, l'installation étant de mise en oeuvre très simple par toute personne ne nécessitant aucune qualification. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d' application non plus qutà ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1 Dispositif pour la programmation, la régulation et le contrôle automatique du chauffage dans tous locaux industriels, commerciaux ou à usage d'habitation caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement une centrale de commande, avec moyen de programmation branchée directement sur le secteur monophasé ou triphasé, et un ou des récepteurs-régulateurs montés à proximité du ou des appareils de chauffage pour leur asservissement en température selon les informations fournies automatiquement par la centrale, les dits récepteurs-régulateurs étant conformés, en combinaison avec la centrale de commande, pour être Sranchés simplement sur une prise d'amenée de courant sans aucune/liaison électrique avec ladite centrale de commande. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la centrale de commande comprend, convenablement branchés et reliés les uns aux autres : un premier micro-processeur assurant son cycle hebdomadaire,les fonctions de contrôle et de programmation en fonction du temps et de l'état électrique de quatre points ; un second microprocesseur faisant office d'metteur pour assurer le codage et la transformation des informations fournies par le premier microprocesseur en rue de leur transmission aux récepteurs régulateurs ; un séquenceur automatique assurant la liaison entre lesdits microprocesseurs et autorisant aux récepteurs-régulateurs, de sélectionner les ordres nominatifs les concernant ; une électronique d'interface entre les divers organes précités et la ligne de distribution d'énergie électrique pour faire office de support à véhiculer les informations ; une alimentation stabilisée ; un clavier de commande et de programmation ; un écran pour l'af ficha- ge numérique d'aide de la programmation et d'indication de l'heure. -3- Dispositif selon les revendications 1 et 2 ensemble, caractérisé en ce que chaque récepteur-régulateur comprend, convenablement branchés et reliés les uns aux autres, un microprocesseur décodant les informations reçues par la centrale de commande, sur la ligne de distribution-sectdur ; un régulateur de température à action proportionnelle ; une électronique d'interface entre le dit microprocesseur et le régulateur ; un circuit intégré récepteur assurant le filtrage et l'amplication des signaux provenant de la Liane de Aistriboution secteur : un triac pour la mise en service (déclenché au zéro de l'alternance) des appareils de chauffage électrique ou à circulation de fluide, une alimentation stabilisée pour l'ensemble des organes précités. -4 Dispositif selon l'unie quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le microprocesseur assurant sur un cycle hebdomadaire, les fonctions de contrôle et de programmation en fonction du temps et de l'état électrique de quatre points, est notamment connu dans le commerce sous la dénomination T.M.S. 11. 22. -5- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le microprocesseur assurant le codage et la transformation des informations fournies, est notamment du type circuit intégré émetteur en technologie MOS connu dans le commerce sous la référence SAB 3210. -6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, et les revendications 3 et 5 ensemble, caractérisé en ce que le microprocesseur décodant les informations reçues est notamment du type circuit intégré récepteur en technologie M.O.S. connu dans le commerce sous la référence S.A*B. 3209. -7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que le microprocesseur faisant office de récepteur est piloté par un commutateur relatif au séquenceur automatique -8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que le schéma électrique de principe de la centrale de commande, est conforme à celui de la figure 1 des dessins annexés. -9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que le schéma électrique de principe de chaque récepteur régulateur, est conforme à celui de la figure 2 des dessins annexés. -10- Dispositif selon lune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le clavier de commande et de programmation comprend essentiellement dix touches à fonction simple numérotées de O à 9 et servant à programmer les heures et les minutes qui s'affichent sur l'écran ainsi que les zones et jours de la semaine ; dix touches à fonction double pour le choix des modes ét réparties en une touche "matin", une touche "après-midi", une touche "semaine vérification", une touche "zone confort", une touche "confort", une touche "réduite", une touche "sur une heure", une touche extinction d'horloge", une touche "effacement programme", une touche "horloge" ; des témoins lumineux pour les jours et les zones ainsi que des indications lumineuses : matin, "après-midi", "confort", "réduite", s'éclairent en fonction du programme.