Brevet FR2472868A1 — publié le 19810703

L'invention a pour objet un circuit oscillant utilisable pour ltentraînement d'une pompe électro magnétique d'alimentation en mazout d'un appareil de cornbus- tion, ce dernier pouvant être du type à combustible liquide brulant sous forme gazéifiée comme les chaudières, les brûleurs de réchauffage d'air, etc.* Quand on effectue le chauffage d'un volume à l'aide d'un appareil de chauffage utilisant une pompe électromagnétique d'alimentation en combustible, il a été de pratique courante jusqu'à présent de faire passer automatiquement le débit de combustible brûlé entre deux ou trois valeurs, respectivement haute et basse ou haute, moyenne, basse en correspondance avec les indications fournies par un thermostat ou un appareil analogue.Des difficul tés ont été rencontrées dans la mesure et l'alimentation précises en combustible aux trois valeurs haute, moyenne et basse. Par exemple le rapport entre le combustible et l'air ou le rapport entre le volume du combustible fourni et le volume de l'air nécessaire à la combustion a tendance à ne plus être convenable quand on fait passer d'une valeur à l'autre le débit du combustible. Ce fait est la cause de conditions indésirables de combustion du combustible et d'une proportion anormalement élevée d'imbrdlés. Des propositions ont été faites pour se servir de la commande marche arrêt du combustible liquide pour le contrôle du fonctionnement d'un appareil de combustion afin de régler la température à l'intérieur d'un volume ou la température de l'eau chaude à fournir. La méthode de commande par marche-arret est connue comme étant relativement simple et plus coûteuse. Toutefois, elle a l'inconvénient qu'une combustion incomplète se produit au moment de l'allumage et à l'arrêt de la combustion. La combustion incomplète qui se produit au moment de l'arrêt est la cause de l'émission d'une odeur désagréable et celle qui a lieu au moment de l'allumage est la cause d'un bruit qui résulte de la perturbation brutale de l'environnement. Le but principal de l'invention est d'apporter une solution éliminant les inconvénienbs regise- lés ci-dessus. Elle a pour objet un circuit oscillant suscepti- ble d'entraîner une pompe électromagnétique qui est ellemême capable de mesurer avec précision le volume du combustible brûlé par un appareil de combustion. L'emploi d'un circuit oscillant ayant les caractéristiques structurelles prévues par 1 l'invention pour ltentrainement d'une pompe électromagnétique permet de mesurer et de fournir avec précision le volume du combustible, ce qui élimine les inconvénients mentionnés plus haut rencontrés jusqu'a présent dans le fonctionnement automatique des appareils de combustion. Pour que l'invention soit bien compr- se on donnera une description détaillée d'un mode de réalisation en se référant aux dessins annexés dans lesquels : --la figure 1 est un graphique qui montre la courbe caractéristique du débi > onction we la fréquence d'une pompe électromagnétique conforme à l'invention, - la figure 2 est un schéma d'un circuit oscillant de réalisation classique pour l'entralnement d'une pompe électromagnétique, - la figure 3 est un schéma d'un circuit oscillant réalisé conformément à l'invention pour l'entraînement d'une pompe électromagnétique, - les figures 4a et 4b sont des gra phoques qui montrent les courbes caractéristiques de fonctionnement d'un transistor unijonction programmable faisant partie du schéma de la figure 2, - les figures 5a et 5b sont des schémas montrant les courbes caractéristiques de fonctionnement d'un transistor unijonction programmable utilisé dans le schéma de la figure 3. Le graphique de la figure 1 montre la relation entre la fréquence F d'une source d'alimentation pour l'entrainement d'une pompe électromagnétique et le débit Q de celle-ci, conformément à l'invention. La relation est linéaire, dans une gamme prédéterminée, comme on peut le voir sur le graphique. Il est entendu qu'en faisant varier la fréquence, il est possible de régler le débit du combustible fourni par la pompe et, par conséquent, le volume du combustible consomme. La figure 2 est un schéma d'un circuit oscillant de réalisation classique permettant de faire passer la fréquence de sortie avine pompe électromagnétique entre deux valeurs afin de régler le débit du combustible qu'elle fournit. Le détail de la construction et le fonctionnement de ce circuit sont déjà décrits dans la demande de brevet japonais NO Sho 55-83571 et il ne semble pas né- cessaire par conséquent d'en donner une nouvelle description ici.Toutefois, dans ce circuit, le changement de la fréquence se fait de la façon suivante. te circuit comprend une pluralité de résistances R5 et R6 de valeurs différentes raccordées à un point intermédiaire entre une résistance R2 et une diodeZener p) et commutées par a manoeuvre d'un interrupteur SW. Quand ce dernier est réuni à la résistance R5 un courant peut circuler à travers les résistances R2 et R5 et à travers une résistance variable VRI pour arriver à un condensateur C3, ce qui élève le potentiel de celuici ou le potentiel d'une anode Â d'un transistor unijonction programmable PUT.Quand le potentiel d'une porte G est dépassé par le potentiel de l'anode Â du transistor unijonction programmable PUD? ce dernier devient conducteur et un thyristor SCRl entre en fonctionnement.Ensuite celui-ci s'éteint après une durée prédéterminée par un signal d'extinction engendré par un circuit qui comprend une diode de déclenchement TD, un thyristor SCR2, des diode D3 et D4, des résistances et un condensateur. La fréquence de sortie est déterminée par la durée pendant laquelle le transistor PUT reste en état de conduction. Quand l'interrupteur SW est réuni à la résistance R6, le transistor PUT devient conducteur après une certaine durée, de la nême manière, afin de rendre conducteur le thyristor SCB1 et de faire circuler un courant à travers la pompe électromagnétique P. Ainsi, la valeur de la résistance d'un circuit de charge du condensateur C3 est modifiée par les résistances R5 et R6 et la caractéristique d'élévation du potentiel de l'anode A du transistor PUT est modifiée, ce qui produit des fréquences de sortie différentes. La résistance variable VRl sert à établir une compensation de la variation de la capacité du condensateur C3 ; elle a habituelleaent une valeur différente qui Mpend du condensateur avec lequel elle est utilisée. il en résulte que le changement de la fréquence entre des valeurs différentes en correspondance avec un débit correct, ou le changement du débit de combustible fourni par la pompe électromagnétique P entre des valeurs correctes devient impossible. Quand ceci est le cas, on n'est plus en mesure de régler à une valeur convenable le volume du combustible brûlé. Pour que ce qui précède soit clairement compris, on donnera maintenant une explication en utilisant des valeurs numériques. On supposera que pour régler le volume du combustible à régime faible de combustion à 50%0 du volume de combustible à régime élevé de combustion, les résistances R5 et 26 doivent avoir des valeurs de 100 et 25 ohms respectivement et la résistance variable VR1 de compensation pour la variation de la capacité du condensateur C3 doit avoir une résistance de 50 ohms. Quand l'interrupteur SW est réuni à la résistance R5 (régime faible de combustion), une valeur composee de la résistance s'établit comme suit : R5 + VR1 = 100 + 50 = 150 ohms. Quand l'interrupteur SW est réuni à la résistance R6 (régime élevé de combustion) la valeur correspondante devient : R6 + VR1 = 25 + 50 = 75 ohms. Dans ce cas, la résistance composee du circuit pendant le régime élevé de combustion est de 5 de celle de la résistance composee pendant le régime faible de combustion de sorte que l'on peut obtenir un débit correct. Toutefois, lorsque la résistance variable VR1 de compensation pour la variation de la capacité du condensateur doit avoir une valeur de 25 Ohms, les valeurs composées de la résistance, à faible régime et à régime élevé de combustion, deviennent R5 + VRd = 100 + 25 = 125 ohms R6 + VR1 = 25 + 25 = 50 ohms. Comme on peut le voir, la résistance composee pendant le régime élevé de combustion n'estS plus que de 4X0 de la valeur pendant le régime faible de combustion. Ceci est dû au changement de la valeur de la résistance variable VRî servant à compenser la variation de valeur du condensateur, de sorte que le réglage à un débit correct du volume du combustible brûlé est devenu impossible. La figure 3 montre un mode de réalisation d'un circuit oscillant conforme à l'invention qui est capable de faire passer la pompe électromangétique P entre un régime élevé de combustion et un régime faible de combustion, à un débit correct. Sur le graphique de la figure 2 on peut voir que la valeur de la résistance raccordée à l'anode A du transistor uniJonction programmable PUT est susceptible de changer.Dans le cas illustré par la figure 3, la valeur de la résistance à une porte G du transistor uniPonction programmable PUT est susceptible de changer. te potentiel de l'anode A du transistor PUT présente, à tout moment, un temps constant de montée en vertu des fonctions assurées par la diode Zener, la résistance R4 et la résistance variable VRî de compensation de la capacité.Avec ce montage, les résistances R5' et R6' sont réunies à un circuit porte du transistor uniåonction programmable PUT et seule la résistance R6' montée en série peut être court-circuitée par un interrupteur SW.En fixant le rapport entre la résistance R5' et la résistance R6' à une valeur convenable et en actionnant l'interrupteur SVJ, il est possible de faire que la tension de la porte varie à un taux prédéterminé afin que l'on contrôle avec précision le moment auquel le transistor PUT est rendu conducteur . De cette façon, le débit du fluide fourni par la pompe électromagnétique ou le rapport entre le régime élevé de combustion et le régime faible de combustion peut être contrôlé avec précision. Un élément redresseur D5 monté sur une ligne partant d'une source de puissance stabilisée par une diode Zener Z1) pour aboutir à la porte du transistor uniåonction programmable PUT à travers une résistance P.3 est constitué par une du ode qui effectue la compensation de la température.La diode D5 a une caractériEtique négative telle que, lorsque la température s'élève, la valeur de la résistance diminue et, quand la valeur s'abaisse la valeur de la résistance staccroite Ainsi, quand la températu- re ambiante diminue et que la température de la diode D5 diminue elle aussi, la valeur de la résistance interne augmente en conséquence de sorte que le potentiel à la porte G du transistor uniJonction programmable PE est réduit. Il en résulte que ce transistor PUT est rendu conducteur que à une tension d'anode plus faible et/la fréquence d'entrat- nement de la pompe électromagnétique, pour faire passer un courant ou pour allumer un élément semi-conducteur interrup teur SCR1, est plus élevée, si bien que le volume de combustible refoulé par la pompe augmente. Inversement, quand la température ambiante s'élève, la valeur de la résistance interne de la diode D5 chute et le potentiel de la porte G du transistor PUT s'élève si bien que la fréquence d'entrainement de la pompe est réduite et que le volume de combustible refoulé par la pompe est également réduit. Ain si, la compensation de la température se fait automatique ment. Un circuit générateur d'un signal d'extinction comprend un élément semi-conducteur d'extinction SCR2 pour éteindre l'élément redresseur commandé ou faire basculer l'élément semi-conducteur SCR1 pour contrôler le moment aucuel un courant est envoyé à la pompe P. Dans ce circuit, le moment auquel est chargé un condensateur de commu- tation C5 pour rendre conducteur l'élément semi-conducteur d'extinction SCR2 et auquel un signal d'une diode de déclenchement TD est obtenu,ou le moment auquel un courant est envoyé à l'élément semi-conducteur de commutation SCR1,peut être rajusté par une résistance variable VR2 et une résistance R10.La résistance variable VR2 et la résistance R10 sont montées en série par l'intermédiaire d'un élément redresseur D1 et d'une résistance RI à partir de la borne positive de la source d'alimentation. Ainsi, cette dernière qui fournit un courant au condensateur C5 n'est pas stabilisée, bien que la source de puissance alimentant la porte G du transistor uniåonction programmable PUT etl'anode A de celui-ci pour la charge du condensateur C3 soit stabilisée par la diode Zener Z;D. En conséquence la caractéristique de charge du condensateur C5 est modifiée parce qu'elle est directement soumise à l'influence des changements de la tension de la source d'alimentation. Quand la charge du condensateur C5 atteint une valeur prédéterminée ou une valeur de la tension de déclenchement de la diode de déclenchement UD, une impulsion de déclenchement est produite par cette dernière et envoyée à une porte de l'élément semi-conducteur d'ex- tinction SCR2 pour le rendre conducteur. A ce moment, la charge du condensateur C5 s'écoule à travers l'élément semiconducteur dMKtinction SCR2 dans le sens indiqué par une flèche a pour rendre non-conducteur l'élément semi-conducteur de commutation SCR1. A cet instant la durée pendant laquelle l'élément semi-conducteur d'extinction SCR2 est rendu conducteur est rajusté par la résistance variableVR1. Il n'y a pas de nécessité de décrire en détail que le blocage de l'élément semi-conducteur d'extinction SCR2 se fait quand l'élément semi-conducteur de commutation SCR1 est rendu à nouveau conducteur de sorte qiun fonctionnement marche-arrêt fait un cycle de façon répétée. On décrira maintenant en détail le fonctionnement du circuit oscillant conformément à l'invention pour lacompensation de l'effet des variations de la tension de la source d'alimentation sur le volume du combustible fourni par la pompe. Conformément à l'invention, la durée qui s'écoule avant que l'élément semi-conducteur de commutation SCR1 passe de l'état arrêt à l'état marche, ou la durée pendant laquelle un courant est envoyé à la pompe P, est conservée substantiellement constante par l'effet de la diode Zener Z1) comme on l'a décrit précédemnent. Gou- tefois, le débit d'une pompe électromagnétique ou le volume du fluide refoulé par elle a une caractéristique telle qu'il s'accroît en valeur avec une augmentation de la tension. L'élévation de la tension de la source d'alimentation réduit la durée pendant laquelle le condensateur C5 est chargé si bien que le potentiel de déclenchement de la diode UD est atteint plus tôt et que la durée pendant laquelle l'élément semi-conducteur d'extinction SCR2 est maintenu conducteur est réduite. De cette façon, la durée pendant laquelle un courant est envoyé à l'élément semi-conducteur d'extinction SCR2 est réduit En général, ce type de pompe électromagnétique a une caractéristique telle que,à mesure que la durée pendant laquelle un courant passe à chaque cycle de passage du courant est réduite, le volume du fluide fourni par la pompe est diminué.La durée pendant laquelle un courant passe à chaque cycle de passage du courant à travers la pompe est directement proportionnel au volume du fluide fourni par celle-ci, comme c'est ie cas avec la relation qui existe entre la fréquence à laquelle un courant passe et le volume du fluide fourni pendant une unité de temps. De cette façon, la caractéristique d'une pompe électromagnétique qui est telle quelle volume du fluide refoulé augmente à mesure que la tension de la source d'alimentation s'élève peut être compensée par une réduction de la durée pendant laquelle le courant qui est substantiellement constant passe à chaque cycle de passage du courant à travers la pompe électromagnétique.En effectuant cette compensation le volume du fluide refoulé par la pompe peut être maintenu constant indépendamment du changement de la tension de la source d'alimentation. On peut parvenir à modifier le volume du fluide refoulé par la pompe électromagnétique, comme décrit ci-dessus, en ajustant la durée pendant laquelle un courant est envoyé à la pompe à chaque cycle de passage du courant. Par conséquent, il doit être entendu qu'il est possible de contrer la combustion du combustible dans l'appareil de combustion et de contr8ler la température par variation du volume du combustible fourni par la pompe par suite des r réglagesta durée pendant laquelle le courant pas- se dans la pompe, grâce au réglage de la valeur de la résistance variable VR2, en prévoyant en parallèle une pluralité de circuits comprenant chacun la résistance R10 et la résistance variable VR2 qui sont commutés sélectivement, ou en prévoyant un interrupteur de commutation couplé à un détécteur de température afin de commuter automatiquement la valeur de la résistance entre une pluralité de valeurs. ta détermination du moment auquel --- le transistor uniåonction programmable PUT est rendu conducteur sera décrite maintenant en détail, en référence aux figures 4 et 5. La figure 4 montre la caractéristique des performances du transistor uniåonction programmable PUT utilisé dans le circuit conforme à la technique connue de la figure 2, la figure 4a montrant la performance de ce transistor à une valeur faible de la fréquence quand il est raccordé à une résistance élevée et la figure 4b montrant la performance du même transistor à fréquence élevée quand il est raccordé à une résistance faible.Une tension de porte VG du transistor uniåonction programmable PUT visible sur la figure 2 est constante à tout moment de sorte que ce transistor PUT est rendu conducteur quand la tension VA de l'anode atteint une valeur prbdéterminéev Ainsi, quand la résistance variable VR1 de compensation de variation de la capacité a une valeur optimum, les courbes de tension à l'anode du transistor PUT ont des inclinaisons différentes comme on i'a représenté par des lignes en trait plein VA1 et VA2, mais les durées TI et 22 qui s'écoulent avant que le transistor PUT soit rendu conducteur doivent être fixées avec précision.Toutefois, les courbes de tension de l'anode du transistor PUT peuvent montrer des variations comme on l'a indiqué par des traits interrompus sur les figures 4A et 43 en fonction de la valeur de la résistance variable VR1 comme on l'a dit plus haut. De cette façon il est impossible de contrôler de façon satisfaisante le rapport de TI + ssT1 et T2 + AT2. La figure 5 montre la caractéristique de fonctionnement du transistor uniJonction programmable du circuit oscillant conforme à l'invention. Sur la figure 5a, le transistor PUT a une tension de porte VGld une valeur élevée quand l'interrupteur SW est ouvert et que la résistance R6' est en service ; sur la figure 5b, le transistor a une tension de porte VG2 à un niveau inférieur quand l'interrupteur de démarrage SW est fermé et que la résistance R6' est court-circuitée.Comme on peut le voir sur les graphiques 5a et 5b, le transistor PUT a une tension d'anode VA qui a une courbe caractbristique à pente constante de sorte que les durées 21 et T2 qui s'écoulent avant que ce transistor PUT soit rendu conducteur peuvent varier selon les tensions de porte VG1 et VG2. Comne on l'a dit plus haut, la fermeture et l'ouverture du transistor uni Jonction programmable PUT de la figure 3 sont contralées uniquement par le fait que l'interrupteur SW est fermé ou ouvert ou que la résistance R6' est en service ou non en service, de sorte qu'aucune erreur n'est produite dans le rapport du temps TI pendant lequel le transistor PUT est conducteur pendant les moments de basse-fréquence au temps T2 pendant lequel le transistor PUT est non-conducteur pendant les moments de haute-fréquence, ctest-à-dire le rapport Tl/T2. De cette façon il est possible de contrôler le rapport du niveau élevé de combustion du combustible au niveau faible de combustion. Bes résistances R5' et R6' et l'inter rupteur de démarrage SW visible sur la fiGure 3 peuvent former une autre combinaison, ou on peut utiliser une rési stance variable pour effectuer, par exemple la commutation sans échelons. En variante on peut se servir d'une pluralité d'interrupteurs SW et de résistance R61 pour effectuer un contrôle à plusieurs étages. le circuit mentionné ci-dessus capable de faire varier la valeur de la résistance peut avoir sa valeur changée sélectivement et automatiquement au moyen d'un interrupteur de commutation couplé à un détecteur de. température afin de réduire le volume du combustible fourni à l'équipement de combustion par la pompe électromagnétique, afin de contrôler finalement la température. REVENDICATIQNS 1) Circuit oscillant pour le fonctionnement d'une pompe électromagnétique (P) capable de régler le volume du combustible fourni par celle-ci en concordance avec une variation de la fréquence du courant qui la traverse, comprenant un élément semi-conducteur de commutation (SCR1) monté en série avec cette pompe électromagnétique (P) pour régler le temps pendant lequel un courant passe dans cette pompe électromagnétique (P), un circuit générateur d'un signal d'allumage comprenant un transistor uni Jonction programmable (PUT) pour fournir un signal d'allumage à l'élément semi-conducteur de commutation(SCR1) au cours d'un cycle prédéterminé lorsque ce transistor PUT est conducteur, un circuit engendrant un signal d'extinction (SCR2) pour éteindre l'élément semi-conducteur de commutation (SCRî) placé en état de conduction, caractérisé en ce outil comprend un circuit capable de modifier la valeur d'au moins une résistance (R'5) réunie à une porte (A) du transistor uniJonction programmable (PUT) pour commander l'allumage de celui-ci. 2) Circuit oscillant suivant la revendication n caractérise en ce que le circuit capable de changer la valeur des résistances (R'5) comprend une pluralité de résistances (R'5, R'6) et un organe marche-arrvet apte à court-circuiter partiellement ces résistancesCR'5, R'6). 3) Circuit oscillant selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que le circuit capable de changer la valeur des résistances (R'5, R'6) est tel que la valeur de la résistance (R'5, R'6) peut être sélectionnée automatiquement et modifiée au moyen d'un interrupteur de commutation (sw) accouplé à un détecteur de température. 4) Circuit oscillant selon la revendication 1 caractérisé en- ce que le circuit capable de changer la valeur de la résistance comprend une résistance variable (VRî).