Brevet FR2506912A1 — publié le 19821203

La présente invention a pour obJet un procédé de commande d'un radiateur à convection comprenant un dispositif de chauffage électrique et une turbine entraînée par un moteur électrique, et adapté pour fonctionner alternativement suivant des régimes de chauffage par convection naturelle ou de chauffage par convection forcée, et un système de commande pour la lise en oeuvre de ce procédé. On connaît déJà des procédés et systèmes de commande automatique pour radiateursde ce type. Mais,ils ont de nombreux inconvénients, par exemple de nécessiter un grande nombre d'organes de commande, par exemple deux thermostats associés respectivement au dispositif de chauffage et à la turbine, et un commutateur de sélection lorsque le dispositif de chauffage se compose de deux éléments pouvant btre mis en service simultanément tous les deux ou séparément. I1 s'est d'autre part avéré que la coordination des réglages des deux thermostats et de la commande qui était Jusqu'à présent manuelle des deux éléments de chauffage, pour obtenir un fonctionnement optimale du radiateur est difficile pour une personne non familiarisée avec un radiateur du type considéré.Un autre inconvénient réside dans le fait que le dispositif de chauffage et la turbine sont commutés hors service à partir d'un fonctionnement à pleine puissance, ce qui provoque des bruits génants, dans le cas de la turbine et, dans des locaux relativement petits , des dépassements de température au delà d'un niveau désiré qui sont brefs mais quand meme génants. La présente invention a pour obJectif de pallier ces inconvénients pour un radiateur du type indiqué plus haut. Pour atteindre ce but, le procédé de commande d'un radiateur de ce type est caractérisé en c que , au fur et à mesure que la température dans le local à chauffer s'approche de la température de consigne préalablement choisie , on fait diminuer automatiquement et progressivement la puissance de chauffage du dispositif de chauffage et la vitesse de rotation de la turbine et prévoit l'arrêt automatique de cette dernière lorsque la température dans le local, après avoir continué à augmenter, atteint une valeur prédéterminée et en ce que l'on remet en marche la turbine lorsque la température au niveau du sol a diminué d'une valeur significative. Leegsthne de conslande pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit de puissance du dispositif de chauffage comprend un dispositif sensible à la température régnant dans le local à chauffer et susceptible de réduire progressivement le courant s'écoulant à travers le dispositif de chauffage, au fur et à mesure que la température s'approche d'une température de consigne préalablement choisie, que le circuit de puissance du moteur comprend une résistance variable et un interrupteur, et en ce qu'un dispositif de liaison des deux circuits de puissance est prévu, qui comprend des moyens sensibles à une variation du courant du dispositif de chauffage et produisent un signal de commande de ladite résistance variable, de façon à entraîner une réduction progressive du courant du moteur à la suite d'une réduction du courant de dispositif de chauffage, et un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur lorsqu'une température prédéterminée est atteinte et un signal de commande de fermeture de l'interrupteur à une température inférieure à cette température prédéterminée, les deux températures correspondant à des valeurs de courant dJtectable par le dispositif de liaison. Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, le dispositif sensible à la température est formd par un élément semi-conducteur à déclenchement commandé par un circuit à thermostat, la résistance variable est formée par un transistor monté en série avec un pont redresseur et dont la résistance du traJet collecteur-émetteur est réglable par variation d'une résistance de polarisation sensible à la température, le dispositif de liaison est formé par une résistance chauffant montée en parallèle sur le commutateur à déclenchement, l'interrupteur situé dans le circuit de puissance du moteur est un interrupteur thermique et ce dernier et la résistance sensible à la température sont placés de façon à etre chauffés par la résistance chauffante. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel - la figure unique montre schématiquement un dispositif de commande pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 'invention. L'invention est applicable à un radiateur à convection adapté pour fonctionner altervativement suivant des régimes de chauffage par convection naturelle ou de chauffage par convection forcée. Ce radiateur comprend à cet effet essentiellement un dispositif de chauffage par résistance électrique et une turbine ou ventilateur entrarnée en rotation par un moteur électrique. En régime de chauffage par convection naturelle de l'air chaud sort par une ouverture supérieure, étant donné que la turbine est hors service. Par contre, en régime de chauffage par convection forcée, la turbine, maintenant en service, refoulez de l'air chaud à travers une ouverture inférieure, par exemple au niveau du sol du local à chauffer. Sur la figure unique qui représente un mode de réalisation du dispositif de commande pour un radiateur du type qui vient d'être décrit, le moteur électrique est désigné par la lettre M. Le dispositif de chauffage par résistance électrique s e compose de deux éléments de chauffage S1, a qui peuvent être montés en parallèle à l'aide d'un interrupteur I1. Un interrupteur I2 est prévu pour brancher le moteur M et le dispositif de chauffage à la source d'alimentation en courant électrique alternatif, formée par exemple par le réseau. Comme il ressort de la figure, l'élément de chauffage S1 est monté dans un premier circuit de puissance en série avec l'élément semi-conducteur à déclenchement tel qu'un triac TRI commandé par un circuit de commande A de telle façon que la commutation du Triac a toujours lieu lors d'un passagepar tio de la tension de secteur. Le circuit d. commande A décide l'instant de commutation en fonction des inforoations qu'il reçoit d'un émetteur E1 d'une valeur de consigne représentative de la te p4- rature de consigne préalablement choisie et d'un gdné- rateur ou émetteur S2 donnant au circuit de commande des signaux représentatifs de la température réelle dans le local à chauffer. Cette tempéréture est de préférence captée au niveau du sol. Dans le circuit de commande A, une tension en forme de dents de scie est supperposée à la tension de consigne provenant de l'émetteur de consignes E1 . Cet agencement du circuit de commande A*qui qui est connu en soi et se trouve dans le commerce, a pour conséquence que le Triac TR1, à partir d'un certain seuil de température, par exemple relativement proche de la température de sonsigne, interdit le passage des blocs d'alternances entières dont le nombre augmente progressivement au fur et à mesure que la température réelle se rapproche de la température de consigne. Ceci signifie que les durées pendant lesquelles le Triac TRI est bloqué deviennent progressivement plus longues. En se reportant à nouveau à la figure, on constate qu'une résistance chauffante R8 est montée en parallèle sur le Triac TRI. Le moteur N est inséré dans un deuxième circuit de puissance en série avec un pont redresseur à double alternance P et un transistor T agencé pour constituer une résistance variable La résistance du trajet collecteur-émetteur du transistor est variable par variation d'une résistance thermique RT interposée entre le collecteur du transistor et un circuit amplificateur B du type connu en soi, par exemple du type Darlington, agissant sur la base du transistor. Le circuit de puissance du moteur comprend en outre un interrupteur thermique fT7 en série avec le moteur N. il ressort de la figure que le circuit de puissance de l'élément de chauffage S1 et du moteur sont électriquement isolés l'un de l'autre. Mais en disposant la résistance thermique RT et l'interrupteur thermique IT1 à proximité de la résistance chauffante R5,on obtient qu'un échauffement de cette dernière provoque un échauffementde RT et deR'interrupteur thermique qui est choisi pour interrompre le circuit de puissance à une température préddterminée. La résistance RT et linter- rupteur IT1 sont donc reliés à la résistance chauffante RS par un couplage thermique. Comme il a été mentionné plus haut, l'élément de chauffage S2 peut être monté en parallèle à l'élément de chauffage S1 par fermeture de l'interrupteur I1. Mais , l'invention prévoit la possibilité de faire fonctionner l'élément de chauffage S2 selon un mode individuel. A cet effet, le système selon l'invention comprend un trdsième circuit de puissance qui comprend un deuxième élément semi-conducteur à déclenchement constitué dans l'exemple représenté par un Triac TR2. L'élément de chauffage a peut être commuté dans ce circuit de puissance en fermait un interrupteur I3 et en ouvrant l'interrupteur I1. Les signaux de commande du Triac TR2 sont produits par un deuxième interrupteur thermique IT2 qui applique par l'inter médiaire d'uncondensateur d'allumage C un signal d'allumage à la borne de commande du Triac. Une résistance R est interposée entre cette borne de commande et la borne d'entrée correspondante du système selon l'invention. Pour compléter la description du système de commande, on constate que plusieurs lampes L1 à L4 sont prévues pour permettre une signalisation de l'état respectivement de l'interrupteur d'entrée 12, des éléments de chauffage S1et S2 et de l'interrupteur thermique IT1. Le système de commande selon l'invention, qui vient d'être décrit, fonctionne de la façon suivante Suivant un premier mode de fonctionnement, les éléments de chauffage S1etS2 sont montés en parallèle. L'interrupteur I1est ouvert et l'interrupteur I3 est fermé. Après fermeture de l'interrupteur 12, les éléments de chauffage S1, S2 chacun d'une puissance par exemple de 1 000 Watt fonctionnent àleur puissance maximum étant donné que le Triac TRI est commandé en conséquence par son circuit de commande A. Le moteur n est parcouru par son courant maximum car la résistance thermique RT n'influence par encore le transistor T. Cet état de fonctionnement du radiateur est maintenu 3usqu'à ce que la tempdrature dans le local à chauffer atteie une valeur de seuil à une distance prédéterminée en dessous de la température de consigne. A partir du moment où la température réelle dépasse ce seuil, la tension en forme de dents de scie qui est supperposée à la tension de consigne , à ntdrieur du circuit de commande A, commence à être effectif. Le circuit de commande commence alors à bloquer le Triac TR1 . La durée de blocage du Triac TR1 est débord courtemais devient de plus en plus longue au fur et à mesure que la température réelle se rapproche de la température de consigne. Comme les périodes de blocage du Triac s'allongent progressivement, la puissance de chauffage diminue progressivement. Etant donné que pendant les périodes de blocage du Triac un courant s'écoule à travers la résistance chauffante R8 monté en parallèle au Triac TR1, cette résistance devient de plus en plus chaude et chauffe en revanche la résistance thermique RTce qui provoque une augmentation de la résistance constituée par le transistor T . Par conséquent, le courant du moteur n diminue qui entraine la diminution de sa vitesse de rotation. Ceci signifie qu'au fur et à mesure que la température dans le local à chauffer s'approche de la valeur de consigne, la puissance de chauffage diminue progressivement et provoque le ralentissement progressif du moteur. Si la température dans le local continue à augmenter, malgré la réduction de la puissance de chauffage et de la vitesse de rotation du moteur, la résistance chauffante R8 continue à s'échauffer. En raison du couplage thermique entre la résistance chauffante RS et l'interrupteur thermique 1T1 situé dans le circuit de puissante du moteur N, la température de déclenchement (par exemple de tordre de 650 C) sera atteinte. Le circuit de puissance du moteur étant ainsi ouvert, le moteur s'arrete. Grace à la liaison thermique entre la resistance chauffante S, la résistance thermique RT et l'interrupteur thermique IT1, il y a un rapport ajustable entre la vitesse de rotation minimum du moteur et l'instant d'arrêt de celuici. A la suite de l'arrêt du moteur et de la turbine, le radiateur passe du régime de chauffage par convection forcée au régi3e- de chauffage par convectlon naturelle. La circulation de l'air à travers le radiateur s'inverse et le capteur de la température réelle (E2) qui est situé à proximité du sol constate une diminution de la température à ce niveau du local. Ceci a pour conséquence que les périodes de blocage du Triac TRI deviennent plus courtesvle le courant à travers la résistance chauffante diminue et cette résistance se refroidie légèrement.Grace à lthysteris inhérent à l'interrupteur thermique IT1, le moteur est toujours à l'état d'arrêt et ne redémarre quMprès un refroidissement plus important du local. L'hysteresis de l'interrupteur thermique a encore pour résultat qu'à l'instant du redémarrage du moteur la résistance thermique RT dans le circuit de polarisation du transistor T est moins chaude qu'à l'instant de l'arrêt du moteur. La résistance que présente le transistor est donc plus faible . Ceci signifie que le courant au démarrage du moteur est relativement élevé.Le redémarrage du moteur est ps conséquent assuré Le système de commande selon l'invention est adapté pour assurer automatiquement l'exploitation optimale d'un radiateur pouvant fonctionner à deux piussances différentes, par exemple à 1 kW ou à 2 kW, sans que l'intervention manuelle d'un utilisateur soit nécessaire. A cet effet, les deux éléments de chauffage sont rendus électriquement independants, grace au deuxième Triac TR2 et à l'interrupteur S3, l'interrupteur S2 étant ouvert. Dans ces conditons, l'appareil fonctionne tout d'abord à pleine puissance, car les deux éléments de chauffage S1 et S2 sont parcourus chacun par son courant de travail maximum. De la manière décrite plus haut la puissance de chauffagedel'éléxent de chauffage S1 diminue progressivement, au fur et à mesure que la température réelle s'approche de la température de -onsigne, une fois le seuil de température précité dépassé. Par contre le deuxième élément de chauffage continu à fonctionner à pleine puissance. Puis, le système commande l'arrêt du moteur. Si la température dans la pièce à chauffer continue à monter,la puissance de chauffage du premier élément de chauffage S1 continue à baisser progressivement jusqu'à O .Si pendant ce temps température de la résistance chauffante R8 monte le deuxième interrupteur thermique 1T2 peut atteidre sa température d'enclenchement. Il en résulte la mise hors service du deuxième élément de chauffage 82. Puisqu'il n'y a plus de chauffage, la température dans le local diminue légèrement et le premier élément de chauffage S1 est remis en marche grace aux périodes de plus en plus longues de passage du Triac TRI. Lhystérésis de l'interrupteur thermique 1T2 assure que le deuxième élément de chauffage RS2 ne reprend sa fonction qu'après que le premier élément S1 ait atteint un niveau de puissance de chauffage relativement élevé. L'interrupteur IT2 s'ouvrira à environ 80 C. Il est évident que le système de commande qui vient d'être décrit, à titre d'exemple peut étre modifié en de nombreux points sans quitter le cadre de l'invention. En effet, la diminution progressive de la puissance de chauffage et de la vitesse de rotation du moteur ainsi que l'arrêt de ce dernier peuvent être réalisés d'autres manières que de celle qui a été décrite et qui est illustrée par la figure. Ainsi la résistance chauffante pourrait être remplacée par une résistance normale et la variation progressive du courant traversant cette résistance pourrait être détectée et exploitée pour commander la résistance variable constituée dans l'exemple représenté par un transistor montée en série avec le moteur. Cette liaison entre la résistance associée au circuit du dispositif de chauffage et de la résistance variable faisant partie du circuit du moteur pourrait être réalisée de toute manière connue.On pourrait par exemple envisager d'utiliser à cet effet un photo-coupleur dont la tension de sortie pourrait être prélevée à la résistance et dont le circuit de sortie pourrait faire partie d'un circuit de polarisation du transistor ou d'un étage supplémentaire associé à celuici. A la place des interrupteurs thermiques, on pourrait utiliser d'autres types d'interrupteurs alors commandés par le courant traversant la résistance susmentionnée associée à l'élément de chauffage et montée en parallèle sur le semi-conducteur à déclenchement, courant qui est représentatif de la température dans le local à chauffer. L'hystérésis dans le comportement de l'interrupteur pourrait être introduite par exemple par un circuit électronique. De tels circuits sont connus dans la technique. De façon générale, il est à noter que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un radiateur à convection, adapté pour fonctionner alternativement suivant des régimes de chauffage par convection naturelle ou de chauffage par convection forcée et comprenant un dispositif de chauffage électrique et une turbine entraînée en rotation par un moteur électrique, selon lequel on choisit une température de consigne pour le local à chauffer et assure le chauffage de celui-ci en faisant fonctionner automatiquement le radiateur suivant l'un ou l'autre régime de chauffage comparaison de la température réelle dans le local et de la température de consigne, caractérisé, en ce que, au fur et à mesure que la température dansb local s'approche de la température de consigne , on fait diminuer automatiquement et progressivement la puissance de chauffage du dispositif de chauffage et la vitesse de rotation de la turbine et prévoit l'arrêt automatique de cette dernière lorsque la température dans le local > après avoir continué à augmenter, atteint la valeur de consigne, et en ce que lbn prévoit la remise en marche âutomatique et pro- gressive de la turbine lorsque la température au niveau du sol a diminué d'une valeur significative. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit la diminutionprogressive à l'approche de la température de consigne , de la vitesse de rotation de la turbine en fonction de la diminution de la puissance de chauffage. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, pour un radiateur comprenant un élément de chauffage supplémentaire, caractérisé en ce que l'on insère cet élément de chauffage supplémentaire dans un circuit de puissance séparée et prévoit une interruption automatique de ce circuit en fonction de la puissance de chauffage du dispositif de chauffage précité au cours de la phase de diminution progressive de la puissance de chauffage de celui-ci. 4. Système de commande pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de puissance du dispositif de chauffage(S1, 82)comprend un dispositif (TR1) sensible à la température régnant dans le local à chauffe et susceptible de réduire progressivement le courant s'écoulant à travers le dispositif de chauffage, au fur et à mesure que la température s'approche d'une température de consigne préalablement choisie, que le circuit de puissance du moteur (N) comprend une résistance variable T et un interrupteur(IT1)et en ce qu'un dispositif de liaison(Rs, * )des deux circuits de puissance est prévu, qui comprend des moyens(R8) sensibles à une variation du courant du dispositif de chauffage(51,82)et produisant un signal de commande de ladite résistance variable (T) de façon à entratner une réduction progressive du courant du moteur(M)à la suite d'une réduction du courant précité, et un signal de commande d'ouverture de l'interrupteur(IT1)lorssque la température de consigne est atteinte et un signal de co9nde de fermeture de cet interrupteur à une température à proximité du sol, qui est inférieure à la température de consigne. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la température est formée par un élément semi-conducteur à déclenchement (TRI) commandé par un circuit(4 auquel est associé un élément à thermostats 6. Système selon la reveniication 5, caractérisé en ce que l'6lément semi-conducteur(TR1)est constitué par un Triac à commutation lors du passage par zéro de la tension d'alimentation du dispositif de chauffage, le dispositif de commande(A) du Triac(TR1)comprenant un géndrateur de valeur de consigne E1 auquel est superposé un potentiel en forme de dents de scie, ce Triac(TR1)laissant passer des blocs d'alternances entières dont le nombre diminue à l'approche de la température de consigne. 7. Système selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la résistance variable( disposée dans le circuit de puissance du moteur(M)est formée par un transistor monté en série avec un pont redresseur (PX la résistance du traJet collecteur-émetteur du transistor étant variable par variation d'une résistance de polarisation. 8. Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'une résistance(R,) est montée en parallèle sur l'élément à déclenchement(TR1) monté dans le circuit de puissance du dispositif de chauffage. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la résistance(Rp précitée est une résistance chauffante et la résistance de polarisation du transistor (T)est une résistance (RT) sensible à la température et est montée proche de la résistance chauffant pour être influencée par la température de celle-ci. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'interrupteur Tl) monté dans le circuit du moteur M est un interrupteur thermique s'ouvrant à une température prédéterminée, cet interrupteur étant situé à un endroit auquel sa température est déterminée par la résistance chauffante(Rs ). 11. Système de commande selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de chauffage supplémentaire(S2)qui est monté dans un circuit de puissance séparé comprenant un interrupteur thermique(IT2) dont la température de déclenchement est supérieure à celle du premier interrupteur thermique(I1)et en ce que la température de l'interrupteur thermique(IT2)cstdéteralnée par la température de la résistance chauffante(Rs). 12. Système selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de liaison entre le circuit de puissance du moteur et du circuit de puissance de chauffage est formé par un organe transformateur dlune tension prélevée sur la résistance parallèle précitée en une tension de commande pour la résistance de polarisation du transistor T. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de liaison est formé par un photo-coupleur,la résistance de polarisation étant celle du circuit de sortie du photo-coupleurc 14. Interrupteur selon l'une des revendications 4 à 9 et71 à 13, caractérisé en ce que l'interrupteur IT1 monté dans le circuit de puissance du moteur M est un interrupteur à deux seuils, un seuil de fermeture et un seuil d'ouverture, le seuil de fermeture étant inférieur au seuil d'ouverture.