Brevet FR2513405A1 — publié le 19830325

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UNE UNITE DE CHANGEMENT DE TEMPERATURE DE L'AIR L'invention concerne un dispositif de commande d'une uni- té de changement de température de l'air. Le terme "unité de changement de température de l'air" utilisé dans la suite a pour signification d'inclure une unité de chauffage d'air telle qu'un radiateur, une unité de refroidissement d'air, ou la combinaison d'une unité de chauffage d'air et d'une unité de refroidissement d'air. Dans les dispositifs de commande d'unités de changement de température de l'air connus actuellement, l'unité est commandée par une horloge et également par un thermostat d'ambiance Bien que ces dispositifs empêchent le fonc- tionnement de l'unité quand la température de l'air est comprise dans un intervalle de valeurs souhaité et égale- ment à certains moments de la journée, ces dispositifs permettent à l'unité de fonctionner pour maintenir la tem- pérature dans l'intervalle souhaité quand la pièce dans laquelle elle est placée n'est pas occupée et ainsi de l'énergie est utilisée sans nécessité. Un objet de la présente invention est un nouveau disposi- tif de commande perfectionné pour une unité de changement de température de l'air qui permet de résoudre le problè- me mentionné plus haut. Selon la présente invention, un dispositif de commande d'une unité de changement de température de l'air est caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de son, un détecteur de température et un moyen sensible au détec- teur de son et au détecteur de température pour commander l'unité de changement de température de l'air. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description sui- vante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels: Figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de commande de conditionneur d'air selon la présente in- vention; Figure 2 est un schéma de circuit de l'unité de com- mande de courant faisant partie du dispositif de la Figu- re 1; et Figures 3 a et 3 b constituent un schéma de circuit de l'unité de détection faisant partie du dispositif de la Figure 1. Sur la Figure 1, le dispositif de commande de l'invention est installé dans une pièce dans laquelle on souhaite contrôler la température de l'air Le dispositif comprend une unité de conditionnement de l'air 10, une unité de commande de courant 11, et une unité de détection 19. L'unité de commande de courant 11 a des bornes d'entrée 12 et 13, des bornes d'entrée d'alimentation 14, 15 et 16, et des bornes de sortie 17 et 18 L'unité de conditionne- ment de l'air 10 et les bornes de sortie 17 et 18 sont connectées en série entre une borne sous tension de sec- teur L et une borne neutre de secteur N Les bornes d'en- trée d'alimentation 14 et 16 de l'unité 11 sont respecti- vement connectées à la borne de secteur N et à la borne de secteur L, et la borne d'entrée d'alimentation 15 est connectée une borne de terre de secteur E Les bornes d'entrée 12 et-13 de l'unité 11 sont connectées à deux bornes de sortie 21 et 22 de l'unité de détection 19 par deux conducteurs 23 et 24 et l'unité de détection 19 est placée à un endroit o elle peut détecter à la fois le niveau de son et le niveau de température de l'air de la pièce L'unité de conditionnement de l'air 10 comprend une unité de chauffage d'air, une unité de refroidisse- ment d'air, et un thermostat placé de manière à détecter la température de la pièce Quand l'unité de conditionne- ment de l'air 10 est commandée, si la température de l'air tombe audessous d'un intervalle de valeurs prédéterminé, l'unité de chauffage d'air est alimentée et,quand la tem- pérature s'élève au-dessus d'une seconde valeur prédéter- minée supérieure, l'unité de refroidissement d'air est alimentée Le dispositif de commande de la Figure'1 est normalement installé dans une pièce sujette à une occupa- tion variable. Comme le montre la Figure 2, les bornes 14 et 16 de l'uni- té de commande de courant 11 sont connectées à travers l'enroulement primaire d'un transformateur 25 dont l'en- roulement secondaire est connecté'entre les bornes d' en- tree d'un redresseur biphasé 26 La borne 15 est connec- tée à une ligne de terre 27 La borne de sortie négative du redresseur 26 est connectée à la ligne de terre 27 et la borne de sortie positive est connectée à la ligne de terre par l'intermédiaire d'un condensateur de filtrage 28 La borne de sortie positive est aussi connectée à une ligne de' tension de 12 volts 30 par l'intermédiaire d'un fusible 29. La ligne de tension de 12 V 30 est connectée au collec- teur d'un transistor de type NPN 37 par l'intermédiaire d'une bobine de relais Z 5 shuntée par une diode 36, l'émetteur du transistor étant connecté à la ligne de terre 27 La ligne de tension 12 V 30 est également con- nectée à l'émetteur d'un transistor du type PNP 38 dont le collecteur est connecté par l'intermédiaire d'une ré- sistance 39 et d'une résistance 40 à la ligne 27, la jonction des résistances 39 et 40 étant connectée à la base du transistor 37 La ligne 30 est connectée par l'in- termédiaire d'une résistance 41 à la borne 12 qui est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 42 à la base du transistor 38 La bobine de relais 35 commande un groupe de contacts de relais 43 normalement fermés. Les contacts 43 sont connectés aux bornes 17 et 18. Sur les Figures 3 a et 3 b, les bornes 21 et 22 sont connec- tées aux bornes d'entrée d'un redresseur biphasé 50, qui est prévu comme correcteur de polarité, et la borne de sortie négative de ce redresseur est connectée à une li- gne de tension OV 51 et la borne de sortie positive du redresseur est connectée à une ligne de tension de 12 V 52. La ligne de tension de 12 V 52 est connectée par l'inter- médiaire d'une résistance 53 à la cathode d'une diode Ze- ner 54 de 5,6 V dont l'anode est connectée à la ligne 51. La cathode de la diode Zener 54 est connectée à la base d'un transistor NPN 55 dont le collecteur est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 56 à la ligne 52 et l'émetteur est connecté par l'intermédiaire d'un condensa- teur de filtrage 57 à la ligne 51 L'émetteur du transis- tor 55 est également connecté à une ligne de tension de 5 V 58. L'unité de détection 19 inclut un moyen de détection de niveau de son 60 comprenant deux résistances 61 et 62 et un microphone 63 connectés en série entre la ligne 58 et la ligne OV 51 La résistance 62 et le microphone 63 sont shuntés par un condensateur 64 La jonction de la résis- tance 62 et du microphone 63 est connectée par l'intermé- diaire d'un condensateur 65 à l'entrée positive d'un am- plificateur opérationnel 66 dont la sortie est connectée par l'intermédiaire d'une résistance variable 67, d'une résistance 68 et d'un condensateur 69 à la ligne 51 La jonction des résistances 67 et 68 est connectée à l'en- trée négative de l'amplificateur 66 La sortie de l'am- plificateur 66 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 70 et d'un condensateur 71 à la ligne 51, et la jonction de la résistance 70 et du condensateur 71 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 72 à la jonction de la résistance 68 et du condensateur 69 Le moyen de détection 60 comprend également lun diviseur de potentiel comprenant trois résistances 75, 76 et 77 con- nectées en série entre les lignes 58 et 51 La résistan- ce 77 est shuntée par un condensateur 78 et la jonction des résistances 76 et 77 est connectée par l'intermédiai- re d'une résistance 79 à l'entrée positive de l'amplifi- cateur 66 En fonctionnement, l'amplificateur 66 prévu avec les résistances et les condensateurs associés fonc- tionne comme un amplificateur de courant alternatif dont le gain peut être réglé par la résistance variable 67. Les résistances et les condensateurs associés à l'amplifi- cateur 66 sont choisis et disposés de manière à donner une atténuation à la fois aux fréquences basses et aux fréquences élevées de sorte que le dispositif soit sensi- ble à des sons de fréquence basse tels que dés au passage de véhicules et à des sons de fréquence élevée au-dessus de la bande de fréquences audibles. La sortie de l'amplificateur 66 est connectée par l'inter- mêdiaire d'une résistance 80 à l'entrée positive d'un am- plificateur opérationnel 81 L'entrée négative de l'ampli- ficateur 81 est connectée à la Jonction des résistances 75 et 76 La sortie de l'amplificateur 81 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 82 à l'anode d'une diode à émission de lumière 83 dont la cathode est con- nectée à la ligne 51 En fonctionnement, quand la pièce est occupée de sorte que le niveau de son détecté par le microphone 63 dépasse un niveau prédéterminé qui peut être établi en réglant la résistance 67, on obtient un signal à la sortie de l'amplificateur 81 qui excite la diode à émission de lumière 83 fonctionnant comme un dé- tecteur de niveau de son La sortie de l'amplificateur 81 est également connectée à la base d'un transistor NPN 84 dont le collecteur est connecté à la ligne 58 et l'émet- teur est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 85 et d'un condensateur 86 à la ligne 51 Le condensateur 86 est shunté par une résistance 87 et une résistance varia- ble 88 La jonction de la résistance 85 et du condensateur 86 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 89 et d'un condensateur 90 à la ligne de terre 51, et la jonction de la résistance 89 et du condensateur 90 est connectée à l'entrée négative d'un amplificateur opéra- tionnel 92 La sortie de l'amplificateur 92 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance de réaction positive 93 à son entrée positive, et l'entrée positive est connec- tée par l'intermédiaire d'une résistance 94 à la jonction des résistances 76 et 77 La sortie de l'amplificateur 92 est connectée à l'entrée négative d'un amplificateur opé- rationnel 304 dont l'entrée positive est connectée à la jonction des résistances 76 et 77 La sortie de l'amplifi- cateur 304 est connectée à l'anode d'une diode 305 dont la cathode est connectée par l'intermédiaire d'une résis- tance 306 à une ligne 307. En fonctionnement, quand un signal de sortie est engendré par l'amplificateur 81, le condensateur 86 est chargé à travers la résistance 85 Quand le condensateur 86 se charge, après un retard déterminé par la résistance 89 et le condensateur 90, la sortie de l'amplificateur 92 passe à un niveau bas qui produit un signal de niveau haut sur unamplificateur 304 Quand l'amplificateur 81 cesse de produire un signal de sortie, la sortie de l'am- plificateur 92 passe à un niveau haut après un retard déterminé par les condensateurs 86 et 90 et les résis- tances 87 et 88 La résistance 88 peut être réglée de manière à ce que la durée de ce retard soit compris dans l'intervalle de temps de 15 secondes à 5 minutes Les con- densateurs 86 et 90 sont choisis de manière à ce qu' ils aient une constante de temps d'environ 150 m S. L'unité 19 comprend un moyen de détection de température 303 qui comprend une résistance de coefficient de tempé- ture négatif 310, une résistance 311, et une résistance variable 312 connectées en série entre les lignes 58 et 51. La jonction des résistances 310 et 311 est connectée à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel 102. Le moyen de détection de température 303, représenté sur la Figure 3 b, comprend en outre une résistance 313, une résistance 314, et une résistance variable 315 connectées en série entre les lignes 58 et 51 La jonction des ré- sistances 313 et 314 est connectée à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 316 dont l'entrée négative est connectée à la jonction des résistances 311 et 310. Chacun des amplificateurs 66, 81, 92, 304 est cons- titué par un quart d'un amplificateur opérationnel du type LM 324 et chacun des amplificateurs 316 et 102 est constitué par la moitié d'un amplificateur opérationnel du type LM 358 L'entrée positive de l'arolificateur 316 est également connectée à une borne 317 qui est associée à ure autre borne 318 connec- tée à la ligne 51 Came on le décrira plus loin, les bornes 317 et 318 peuvent être connectées par une liaison amovible La sortie de l'amplificateur 316 est connectée par l'i-termediaire d'une résistance 319 à son entrée positive pour produire une hysteresis. La sortie de l'a m p I i f i c a t e u r 316 est connectée à l'anode d'une diode 320 dont la cathode est connectée par l'intermédiaire de deux résistances 321 et 322 à la ligne 51 La jonction des résistances 321 et 322 est con- nectée à une ligne 307 et également à la base d'un tran- sistor NPN 323 dont l'émetteur est connecté à la ligne 51. Le moyen de détection de température 303 comprend égale- ment une résistance 325, une autre résistance 326 et une résistance variable 327 connectées en série entre les li- gnes 58 et 51, la jonction des résistances 325 et 326 étant connectée au collecteur du transistor 323 ainsi qu'à l'entrée positive de l'amplificateur 102. Les résistances 315 et 327 sont toutes les deux associées à des échelles de température et, en cours d'utilisation, les résistances 315 et 327 sont respectivement réglées pour correspondre aux températures acceptables maximale et minimale de lalièce quand celle-ci est inoccupée La résistance 312 est prévue pour un étalonnage. La sortie de l'amplificateur 102 est connectée par l'in- termédiaire d'une résistance 107 à son entrée positive et par l'intermédaire d'une résistance 110 et d'une autre résistance 111 à la ligne 51, et la jonction de ces deux résistances est connectée à la base d'un transistor NPN 112 L'émetteur du transistor 112 est connectée à la li- gne 51 et son collecteur est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 113 à la ligne 52. Quand un signal de niveau haut est présent à la sortie de l'amplificateur 102, le transistor 112 devient conduc- teur en laissant passer du courant dans la résistance 113. Ce courant est détecté par la résistance 41 de l'unité de commande de courant 11 et rend le transistor 38 conduc- teur,ce qui rend le transistor 37 conducteur et excite la bobine de relais 35 et ouvre les contacts de relais 43. Quand un signal de niveau bas est présent à la sortie de l'amplificateur 102, le transistor 112 est bloqué et en conséquence les transistors 38 et 37 sont bloqués et les contacts 43 sont fermés. On remarquera que le transistor 112 et ses composants associés fonctionnent comme un moyen de signalisation tandis que le transistor 38 et la résistance 41 fonction- nent comme un moyen de réception Cette disposition per- met de placer l'unité de détection 19 à distance de l'uni- té de commande de courant 11. En fonctionnement, quand la pièce est occupée de sorte que le niveau de son est suffisant pour que l'amplifica- teur 81 produise un signal de sortie, la ligne 307 passe à un niveau haut qui rend le transistor 323 conducteur et fait passer la sortie de l'amplificateur 102 à un ni- veau bas En conséquence, l'unité de conditionnement d'air est mise en fonctionnement et les unités de chauffage et de refroidissement d'air sont commandées par son ther- mostat interne Quand la pièce est inoccupée, la sortie de l'amplificateur 304 passe à un niveau bas qui supprime le signal de niveau haut sur la ligne 307 Dans ces con- ditions, si la température de la pièce s'élève au-dessus de la température maximale établie par la résistance 315, la sortie de l'amplificateur 316 passe à un niveau haut qui rend le transistor 323 conducteur et fait passer la sortie de l'amplificateur 102 à un niveau bas En consé- quence, l'unité de conditionnement d'air 10 est mise en fonctionnement Comme la résistance 315 doit être réglée à une température qui dépasse la température maximale du thermostat interne de l'unité de conditionnement d'air 10, il en résulte l'alimentation de l'unité de refroidissement. Si la température de la pièce tombe au-dessous de la tem- pérature minimale établie par la résistance 327, l'ampli- ficateur 102 repasse à un niveau bas qui fait fonctionner l'unité de conditionnement d'air 10 Comme la tempéra- ture minimale établie par la résistance 327 doit être in- férieure à la température minimale du thermostat interne de l'unité de conditionnement d'air 10, il en résulte l'alimentation de l'unité de chauffage. Ainsi, avec le dispositif de commande de la présente in- vention, quand une pièce est occupée, la température de la pièce est commandée conformément au thermostat interne de l'unité de conditionnement d'air 10 et, quand la pièce est inoccupée, la température de la pièce est commandée conformément aux températures établies par les résistan- ces 315 et 327. Sur l'on se réfère à nouveau à la Figure 3 b, on voit que la sortie de l'amplificateur 102 est connectée par l'in- termédiaire d'un condensateur 120 à une borne d'entrée d'un redresseur biphasé 121 Le collecteur du transistor 112 est connecté par l'intermédiaire d'un autre condensa- teur 122 à l'autre borne d'entrée de ce redresseur La borne dé sortie négative du redresseur 121 est connectée à la ligne de terre 51, et sa borne de sortie positive est connectée à la ligne 51 par l'intermédiaire d'une ré- sistance 126 et à la base d'-un transistor NPN 124 par l'intermédiaire d'une résistance 123 L'émetteur du tran- sistor 124 est connecté à la ligne 51 et son collecteur est connecté par l'intermédiaire d'une ligne 125 à l'en- trée positive de l'amplificateur 81. Le redresseur 121 et le transistor 124 ainsi que les com- posants associés fonctionnent comme des moyens de blocage pour le moyen de détection de niveau de son 60 de la Fi- gure 3 a, comme on va le décrire maintenant Chaque fois que la sortie de l'amplificateur 102 change d'état, une impulsion de signal de niveau haut est envoyée à la base du transistor 124 qui devient conducteur pendant une cour- te période de temps et empêche ainsi le signal de sortie de l'amplificateur 66 d'atteindre la borne d'entrée posi- tive de l'amplificateur 81 Le moyen de blocage est prévu de manière à ce que le claquement provoqué par le fonc- tionnement des contacts de relais 43 ne fasse pas passer la sortie de l'amplificateur 81 à un niveau haut ou ne charge pas le condensateur 86 Sans ce moyen de blocage avec la pièce inoccupée chaque fois que la température désirée a été atteinte, il serait dangereux que le fonc- tionnement des contacts de relais 43 provoque la charge du condensateur 86 et qu'il en résulte un nouveau fonc- tionnement de l'unité de conditionnement d'air 10 Il serait aussi dangereux avec la pièce inoccupée que le bruit causé par le fonctionnement des contacts de relais 43,après que la température de la pièce soit tombée au- dessous de la valeur prédéterminée, entraîne la charge du condensateur 86 et l'alimentation de l'unité 10 pen- dant toute la période de retard déterminée par les conden- sateurs 86 et 90 et les résistances 87 et 88 Cette pério- de de retard pourrait bien être plus longue que la période nécessaire pour que la température de la pièce remonte au niveau souhaité Il serait également dangereux que, sans moyen de blocage quand la pièce devient inoccupée, le bruit provoqué par le fonctionnement des contacts de re- lais 43 entraine une nouvelle alimentation de l'unité 10. On va maintenant expliquer pourquoi la résistance 89 et le condensateur 90 ont été prévus Quand la pièce est ini- tialement occupée, le condensateur 86 est rapidement chargé par la résistance 85 et la tension développée dans la résistance 86 est appliquée à l'entrée positive de l'amplificateur 92 après un court retard déterminé par la résistance 89 et le condensateur 90 La sortie de l'ampli- ficateur 92 passe à un niveau bas qui fait passer la sor- tie de l'amplificateur 102 à un niveau bas, ce qui suppri- me le signal envoyé à l'entrée positive de l'amplifica - teur 81 pendant une courte période de temps déterminée par le moyen de blocage Pendant cette période, le con- densateur 86 se décharge En l'absence de la résistance 89 et du condensateur 90, cela peut provoquer un nouveau passage de la sortie de l'amplificateur 92 à un niveau haut Cependant, la résistance 89 et le condensateur 90 permettent de s'assurer que le condensateur 86 est suffi- samment chargé pour empêcher ce phénomène quand la sortie de l'amplificateur 92 passe à un niveau bas. Si l'on souhaite utiliser le circuit représenté sur les Figures 3 a et 3 b pour commander uniquement une unité de chauffage, on réunit les bornes 317 et 318 au moyen d'une liaison amovible On peut aussi supprimer l'amplificateur 316 et le transistor 323 et leurs composants associés. Quand on utilise le circuit uniquement avec une unité de chauffage, l'unité de chauffage maintient la température de l'air au-dessus d'une première valeur prédéterminée quand la pièce est inoccupée et au-dessus d'une seconde valeur supérieure prédéterminée quand la pièce est occupre. Une unité de chauffage commandée par le circuit des Figu- res 2 et 3 peut prendre la forme d'un élément de chauffage électrique directement commandé par les contacts de re- lais 43 ou un radiateur dans lequel le regime de sortie * d'air chaud est commandé par un ventilateur Dans ce der- nier cas, le ventilateur est mis en fonctionnement par les contacts 43. On notera que le dispositif de la présente invention peut aussi être utilisé en le modifiant convenablement avec une unité de conditionnement d'air qui comprend seulement une unité de refroidissement d'air Dans ce cas, l'unité de conditionnement d'air-maintient la température de la pièce au-dessous d'une première valeur prédéterminée quand la pièce est occupée et au-dessous d'une seconde valeur supérieure prédéterminée quand la pièce est inoc- cupée. Si on désire augmenter la précision de l'établissement de la température, on peut remplacer chacuredes chaînes de résistances 313 à 315 et 325 à 327 par un amplificateur opérationnel pour fournir les tensions de référence res- pectives Chaque amplificateur a quatre résistances reliées en parallèle et reliées è son entrée inversante et chaque résistance est reliée en série avec un interrupteur pour l'établissement de la température. Quand le dispositif représenté sur les figures 3 A et 3 B est utilisé pour contrôler seulement une unité de chauffa- ge, le circuit peut être modifié de façon que l'amplifica- teur 316 contrôle la température de la pièce quand la piè- ce est occupée Dans ce cas on n'utilise pas un thermostat d'ambiance séparé. Dans une autre modification du dispositif représenté sur les figures 1 à 3, une ligne de signal séparée est intro- duite entre l'unité de détection 19 et l'unité de commande de courant 11 et on peut ainsi élii Lner le transistor 38. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande d'une unité de changement de température de l'air, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détection de son 60, un moyen de détection de température 303, et des moyens il sensibles au moyen de détection de son et au moyen de détection de tempéra- ture pour faire fonctionner l'unité de changement de tem- pérature de l'air 10. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande il sont conçus pour faire fonctionner l'unité de changement de température de l'air quand le niveau de son s'élève au-dessus d'un niveau de son prédéterminé ou quand la température est en dehors d'un intervalle de températures prédéterminé. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de retard ( 86,90,87, 88) pour maintenir le fonctionnement de l'unité de chauf- fage pendant une période de temps prédéterminée après que le niveau de son soit tombé au-dessous du niveau de son prédéterminé. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour empêcher la mise en fonctionnement de l'unité de changement de température de l'air 10 si la tempéra- ture est comprise dans un second intervalle de tempéra- tures prédéterminé, ce second intervalle prédéterminé étant compris dans le premier intervalle prédéterminé. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen d'empêchement est constitué par un ther- mostat d'ambiance séparé du moyen de détection de tempé- rature 303. 134905 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de mise en fonc- tionnement comprennent un moyen de signalisation 112 sensible au moyen de détection de son 60 et au moyen de détection de température 303, un moyen récepteur ( 38,41) sensible au moyen de signalisation, et un moyen de commu- tation ( 37,43) sensible au moyen récepteur pour faire fonctionner l'unité de changement de température 10, le moyen de détection de son 60 et le moyen de signalisation 112 formant une simple unité 19 et le moyen de commuta- tion ( 37,43) formant une autre simple unité 11. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de mise en fonc- tionnement comprennent des contacts de relais 43. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen ( 121,124) pour blo- quer le moyen de détection de niveau de son 60 pendant une courte période à la mise en fonctionnement des con- tacts de relais.