Brevet FR2501449A1 — publié le 19820910

L'invention concerne un dispositif de protection contre la surchauffe de ccuvertures cilauffantes et d'appareils analogues. Ors sait que le principal danser qui peut se présenter dans une couverture ciiauffante lors de son utilisation est une surchaufie, qui conduit généralement à une combustion de l'enveloppe de la couverture et des objets en virorixiants. I1 est connu d'inorporer à des couvertures chauffantes des éléments chauffants et des fils détecteurs séparés par un matériau isolant ou semi-conducteur dont les caractéristiques électriques, et particulièrement l'impédance, diminuent sensiblement quand la température augmente. Aux bornes de ces éléments composites, on peut recueillir, en cas de surchauffe localisée et à plus forte raison en cas de surchauffe généralisée, une tension électrique qui est envoyée à un dispositif qui coupe l'alimentation électrique de la couverture. Jusqu'ici, ces systèmes étaient électro-mécaniques et comprenaient soit des bilames chauffés par des résistances électriques alimentées par la tension électrique recueillie aux bornes des éléments composites, soit des relais, D'autres réalisations-utilisaiert des fusibles thermiques. Ces systèmes connus présentent l'inconvénient d'utiliser des pièces mécaniques en mouvement qui peuvent s'user et donc se modifier, d'être lents et de provoquer des arcs électriques nuisibles. L'emploi de fusibles therr.iques présente l'in convénient que ces fusibles sont définitivement détruits lorsqu'w.e surcnauffe a été détectée. Le dispositif suivant l'invention, destiné à être raccordé à des éléments composites comportant au moins un fil détecteur, est entièrement électrcnique et supprime les inconvénients precédemment énumérés. On va maintenant décrirez titre d'exemple non limitatif, un ode de réalisation de l'invention et des variantes de détail, avec référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispo- sitif suivant l'invention. la figure 2 montre une variaLte du dispositif de branchement du coupleur faisaLt partie du circuit de détection, La figure 3 montre une variante de l'élément de commande associé à l'élément chauffant du dispositif de dé tection. La figure 4 et un schéma d'une variante de la fi rure 1. le dispositif suivant l'invention comporte un cir cuit de commande 1 et un circuit de détection de surchauffe 2, raccordé au circuit de commande 1 et qui déconnecte celui-ci en cas de surchauffe. Gn peut également prévoir aussi un circuit de régulation 3 qui règle la température de la couverture. le circuit ce commande 1 est relie en 4 à une borne 5a d'une source 5 de courant alternatif de préférence à 220 volts, et il comprend un circuit intégré monolithique 6 qui déclenche un élément de commutation 7 (figures 1 et 2) ou 1C7 (figure 3), associé à un élément chauffant 8 relié à la borne 5a de la source de courant 5 par la connexion 4 et à la borne 5b de cette source par une connexion 9.Sur les figures 1 et 2, l'élément 7 associé à l'élément chauffant 8 est un triac, alors que sur la figure 3 l'élément 107 est un thyristor associé à une diode 107a. le circuit 5 est relié à l'élément 7 par une connexion 10, à la connexion 4 d'une part par un ensemble résistance - condensateur Il et d'au tr part ar une résistance ,2 dont les rôles seront expli qués ci-apres, et à la connexion 9 par des connexions 13, 13a et 14. Sur la connexion 13 se trouvent deux ponts de ré sistance 15 séparés par la connexion 13a.Dans un mode de réalisation préféré, on utilise comme circuit 6 le circuit TDA 1024 construit par R.T.C. - La Radiotechnique Compelec, 130 Avenue Ledru-Rollin, 75011 Paris, mais il existe de nombreux autres circuits ayant les mêmes fonctions. l'en- semble rés@istance - condensateur 11 est choisi de façon que la tension d'alimentation, stabilisée, ait la valeur correspondant aux caractéristiques du circuit intégré 5, et ce dernier possède une slorloge (non représentée) qui le re lie au secteur par l'intermédiaire de la résistance 12, doJt la valeur est choisie de façon à relier l'élément chauf fant 8 à la source de courant 5 lorsque a tension alternative devient nulle. On évite ainsi l'inconvénient de produire des interférences radio-électriques qui ont lieu lors de l'utilisation de tels éléments quand ils sont actionnés à n'importe quel moment du cycle alternatif. Le circuit 2 de détection de surchauffe contenant les éléments 7 (ou 107 et 1C7a) et 8 comprend un circuit intégré photo-coupleur 16 (figures 1 et 2) qui sera décrit plus loi, et un fil détecteur 17 (figure 1) ou 117 (figure 2) qui seront également décrits ci-après et qui sont reliés à la connexion 9 par une connexion 18 sur laquelle se trouvent en série une diode 19 et un diviseur résistif 20. Entre les deux éléments de ce diviseur, une connexion 21 aboutit à un circuit intégré 22 qui est un circuit logique "OU'1 et possède deux entrées 22a et 22b et une sortie 22c. Entre la complexion 21 et la connexion 9 se trouve un condensateur 23 destiné à fixer la tension à l'entrée 22a du circuit 22. A la sortie 22c de ce circuit se trouvent en ligne une diode 24 et un transistor 25. Ce dernier est relié d' une part, en 26, à la connexion 9, et d'autre part, en 27, à deux ponts de résistance 28 reliés eux-mêmes en 29 à la connexion 13 du circuit intégré 6 et en 30 d'abord au cbté détecteur du circuit intégré 16, puis en 31 à la connexion 9. Enfin, le circuit de régulation 3, qui est un circuit électronique du type bascule ou multivibrateur fonctionnant en régime astable, est connu et n'a donc pas besoin d'être décrit en détail. Il est relié en 33 au circuit intégré 6, au circuit intégré 22 et à la connexion 9, en 34 directement la connexion 9, et en 35 d'abord à la connexion entre la diode 24 et le transistor 25 puis à la connexion 9. Pour faire varier la température de l'élément chauffant 8, le circuit de régulation 3 envoie en 35 des im pulsicns de courant plus ou moins longuets, dont la tension est de menue nature que la tension délivrée par le circuit intégré 22, de façon à interrompre, pendant la durée de 1' impulsion, le fonctionnement du circuit intégré 6. la diode 24 évite le verrouillage du circuit 22. On réalise ainsi un doseur cyclique. On va maintenant décrire le fonctiorstiement du dispositif suivant l'invention. Comme indiqué précédemment, l'impédance électrique des matériaux isolants ou sem-conducteurs situés dans les éléments composites diminue sensiblement Quand la température augmente. Cette variation d'impédance est de l'ordre de 1 à 1GO quand la température atteint localement environ 150 C, et entre 20t à 2500C, il y a destruction de l'isolant et par conséquent court-circuit.Quand cette variation d'impédance a lieu, une certaine quantité d'énergie électrique traverse l'isolant, et une tension électrique apparait entre le fil détecteur 17 ou 117 et ltensemble du triac 7 ou l'ensemble Thyristor 107 - diode 1G7a. rar l'intermédiaire de la diode 19, cette tension devient positive, et par l'intermédiaire du diviseur résistif 2G a une valeur correcte pour que le condensateur 23 se charge d'une quantité d'énergie suffisante pour provoquer le changement d'état de la porte logique "OU" 22, et ce changement d'état de la porte 22 provoque l1interruptîon du fonctionnement du circuit de commande 6. lors d'une surchauffe, la tension ainsi prélevée provoque un changement d'état du circuit 22 qui libère alors une tension électrique dite logique. Cette tension logique est renvoyée sur l'autre entrée du circuit, de façon à provoquer un blocage ou un verrouillage de celui-ci dans l'état où il se trouvait lors de la surchauffe. Cette tension électrique logique ainsi maintenue est également envoyée au transistor 25 qui relie le circuit de commande 6 à la masse négative 9 du dispositif. En provoquant un changement d'état du transis- tor 25, cette tension logique provoque un déséquilibre dans des ponts de résistance 28 et dans les ponts 15, ce qui a pour conséquence d'interrompre le fonctionnement du circuit de commande 6 et donc l'alimentation électrique de la couverture, car le triac 7 ou le tilyristor 107 n'est plus conducteur. Le dispositif fonctionne en général correctement, mais dans le cas où une surcnauffe est exercée sur l'élément chauffant 8 à l'extrémité ou à proximité de l'extrémits' si tuée du c8té du triac 7 ou du tnristor 1(37, on peut lie pas détecter d'une lanière satisfaisante cette surchauffe.Pour remédier à cet inconvénient, on pourra utiliser deux procécés. On peut alimenter l'élément chauffant 8 par l'intermédiaire de la diode 167a et du thyristor 1C7 (figure 3) et dans ce cas, pour respecter a puissance nominale de l'élément chauf fant 8, on supposera qu'il est alimenté par un redresseur de mi-onde. On peut aussi utiliser le pnoto-coupleur 16, qui com prend un élément détecteur et un élément émetteur électrique ment isolés l'un de l'autre.Comme on le voit sur la fifre 1, Le côté émetteur du ptioto-coupleur 16 est relié d'une part, en 36 et 18, à la diode 19, et d'autre part, en 32, à l'alimen tation 4 de l'élément chauffant 8 avec incorporation d'une ré distance 37 afin de limiter la tension électrique à une va leur qui ne détruise pas cet élément. Deux diodes 38 sont des tinées à donner à la tension qui apparait un sens correct. lors d'une surchauffe, la tension qui apparait sur le fil dé tecteur 17 polarise le caté émetteur, et une tension apparait alors sur le côté détecteur du photo-coupleur 16. Ce côté détecteur est relié d'une part au milieu du pont 28 par la connexion 30, et d'autre part à la masse négative 9 du système par la connexion 31. La tension qui apiarait alors sur le cô- té détecter provoque un déséquilibre dans les ponts 28 et 15, comme dans le cas cité précédemment. znfirì, comme le montre la figure 1, il est prévu un interrulteur commun , 39, qui permet de relier les ccnnexions 4 et 9 aux deux bornes du secteur 5 qui constitue la source de courant d'alimentation de l'ensemble du dispositif. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on re lie le fil détecteur 117, en 40, à la connexion 32 et à la borne associée du côté émetteur du circuit intégré 15, et en 41 à l'autre borne de ce caté émetteur, et l'on prélève la tension qui apparait de la même façon que dans le cas précé dent. Dans le but de simplifier le câblage de l'ensemble du dispositif, on peut, en variante, remplacer le circuit de régulation 3 par un circuit intégré qui contient l'équivalent de tous les composants du circuit représentés sur la figure 1 et qui joue le morne rtle. Dans une autre variante, l'ensemble du circuit de commande 1, du circuit de détection de surchauffe 2 et du circuit a régulation 3 peut être regroupé sous la forme d' us circuit intégré : 1' état actuel de la technique le permet facilement. Sur la figure 4, on a représenté trts schéma tiquement une telle réalisation.Sur cette figure, on voit à l'int0rieur de l'ensemble 43 du circuit intégré les virc-uits de commence 1, de détection 2 et de régulation 3, et les seuls élérrents extérieurs soit l'élément de commutation 7 avec les connexions 9 et 10, l'élément chauffant 8 avec la connexion 4, le fil détecteur 17 et sa connexion 36, et un élément de réglage extérieur du circuit de régulation 3 constitué par une résistance variable ou un potentiomètre 42. il doit être bien entendu que les modes de réalisations décrits et représentés ne l'ont été qu' titre d' exemples et peuventsubir de nombreuses modifications sans sortir de l'esprit de l'invention. REVEADICATIONS 1 - Dispositif de protection contre a surchauffe de couverturs chauffantes et d'appareils analogues, relié à un élément chauffant (8) et à un fil détecteur (17 ou 117), et caractérisé en ce que : A) il comprend : a) un circuit de commande (1) auquel sot connectés un circuit (2) de détection de surchauffe et de préférence un circuit de régulation (3); b) un élément de commutation (7 ou 107, 117) faisant partie du circuit de détection (2) et commandé par un circuit intégré (6) faisant partie du circuit de commande (1) et qui le commute quand la tension alternative d'alimentation - secteur passe à zéro; c) un dispositif de blocage constitué par wI circuit intégré logique '80U" (22) faisant partie du circuit de détection (2) et relié au circuit de commande (1); et d ) un photo-coupleur (16) faisant partie du circuit de détection (2) et relié au circuit de commande (1); et B) l'agencement de l'ensemble est tel que quand une tension apparait entre le fil détecteur (17 ou 117) et l'un des piles de l'alimentation de l'élément chauffant (8) ou quand un court-circuit est provoqué entre cet élément chauffant et ce fil détecteur en cas de surchauffe localisée ou généralisée, le circuit de commande (1) interrompt l'alimentation électrique de l'élément de commutation (70u 107, 107a) et interrompt ainsi l'alimentation électrique de l'élément chauffant (8). 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lors d'une surchauffe, un condensateur (23) se trouve chargé d'une quantité d'énergie suffisante pour changer l'état du circuit logique (22) et en conséquence d'interrompre le fonctionnement du circuit intégré (6). 3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de commutation est un triac (7) ou un ensemble thyristor (107) et diode (1G7a). 4) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cttd émetteur du photo-coupleur (16) est relié d'une part au fil détecteur (17 ou 117) et d'autre part à l'alimentation (4) de l'élément chauffant (8), tandis que son côté récepteur est relié d'une part au milieu d'un pont (28) faisant partie du circuit de commande (1) et d'autre part à la masse négative (9). 5' - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réglage (3) comprend un doseur cyclique variable constitué par un circuit électronique du type bascule ou multivibrateur fonctionnant en mode astable et émettant des impulsions, réglables dans le temps, qui arretent le fonctionnement du circuit de commande de l'élément de commutation (7 cu 107, 107a), ce circuit étant du type intégré ou non. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que tous les circuits sont regroupés sous la forme de circuit intégre', à l'exception de l'élé- ment de commutation (7 ou 107, 107a) et d'un potentiomètre (42) pour le réglage des impulsions.