Brevet FR2515913A1 — publié le 19830506

THERMOSTAT ET GRADATEUR POUR CHAUFFAGE éLECTRIQUE Les systèmes thermostatiques utilisés pou le contrôle du chauffage électrique, à bilames, à bulbe ou électronique, présentent l'inconve- nient d'appliquer ou couper brutalement la totalité de la puissance électrique sur l'appareil concerné, les appels de courant qui en résultent limitent la possibilité d'utiliser d'autres appareils et risquent de provoquer le déclenchement intempestif du disjoncteur. Les systèmes thermostatiques actuels obligent l'abonné à souscrire une puissance compteur surdimensionnée par rapport à ses besoins rééls et a limiter sa consommation moyenne à une valeur très inférieure à la puissance souscrite, pour tenir compte des appels de courant provoqués par la mise en route automatique des appareils à thermostats. En fait il est possible de limiter la puissance compteur et d'utiliser de façon plus rationnelle la puissance souscrite en utilisant des gradateurs de puissance appliquant et coupant la puissance soit d'une fanon progressive, soit par paliers. Un moyen connu pour réaliser des gradateurs est le contrôle de phase par triacs ou thyristors, mais cette solution est prohibée du fait des perturbations qu'elle engendre On connait d'autres solutions notamment celle faisant l'objet de la demande de brevet nO 7829 101 du 12 Octobre 1978 de Pierre Marie BRUN qui par inhibition cyclique des circuits de commande des triacs suppri tour à tour les alternances sur les résistances chauffantes, mais ces solutions malgré leurs avantages semblent encore un peu complexes pou une profession où l'électronique est introduite depuis peu et à faibl dose. L'invention objet de la présente demande offre une solution simple et peu coûteuse pour contrôler la température d'un appareil de chauffage en n'utilisant qu'une fraction de la puissance des appareils chauffan en régime stabilisé. Pour contrôler la température au moyen d'un appareil électrique, on peut appliquer la puissance jusqu'au moment Ola la température prévue est atteinte (thermostats bimétal ou à bulbe), appliquer cette puis sance pendant un temps de plus en plus court à mesure qu'on approche de la température de consigne (thermostats modulants), ou encore appliquer une puissance de plus en plus faible à mesure qu'on approche de la tempéréture affichée, (gradateurs). Cette dernière solution est de loin la meilleure mais reste relativement coûteuse. La présente invention consiste à appliquer la puissance par paliers au moyen de deux résistances ou davantage, chacune étant commandée par un thermostat électronique, chacun des thermostats intervenant à une température différente en sorte qu'il y a de moins en moins de résistances en service à mesure qu'on s'approche de la température de consigne. Dans l'exemple ici décrit, il n'y a que deux résistances dont l'une est délestée à une valeur prédéterminée avant la température de consigne et l'autre résistance assure seule la régulation de température. Le système selon l'invention conforme au schéma 1/1 planche I en annexe, comporte des moyens pour mesurer la température, en l'occurence un pont 1 et 2 comportant une thermistance 2 (CTN). Des moyens pour fournir autant de tensions de référence qu'il y a de thermostats électroniques à commander, içi deux. Dans l'exemple figure 1, les tensions de référence sont fournies par un pont potentiomètrique 5 et les deux tensions de référence V1, V2 sont décalées d'une valeur connue l'une par rapport à l'autre par un élément introduisant une différence de potentiel, içi une diode-hs de cette façon les deux thermostats, ou les deux parties de ce thermostat double, fonctionnent à des températures différentes avec un écart connu.Les tensions de référence décalées peuvent être également obtenues par un potentiomètre double ou deux potentiomètres asservis, couplés, dont l'un est, soit décalé soit muni d'une résistance talon soit comporte une diode chutrice en série en lieu et place de résistant talon. Les thermostats électroniques sont réalisés à l'aide de circuits intégrés spéciaux du commerce tels que TDA 1023 ou TDA 1024 ou équivalents, et formés par la combinaison de ces circuits électroniques 5, de la sonde 1 2 et du pont de référence 3. Des moyens pour contrôler le courant dans les résistances chauffantes, par exemple des Triacs 6, dans l'exemple de la figure 1, lesquels Triacs sont commandés par les cireuits appropriés 5 déjà mentionnés. Fonctionnement : le potentiomètre 3 permet d'afficher la température de consigne. Lors de la mise en service à froid, si la température affichée est sensiblement supérieure à la température réelle, la tension délivrée par la sonde (V3) est plus élevée que les tentions de référence Vi V2, les deux thermostats sont alors activés, les deux triacs sont conducteurs et les deux résistances chauffent. A mesure que la température réélle augmente la différence entre Vi V2 et V3 ira diminuant, lorsque l'écart entre V3 et V2 deviendra nul le circuit 5acessera de délivrer des impulsions entrainant le blocage du Triac 6a et la mise hors service de la résistance chauffante Ri, la résistance R2 continuera à chauffer jusqu'à ce que la température de consigne soit atteinte. L'écart entre les deux températures d'intervention de 5a, 5b dépend de l'écart des tensions entre V1 et V2 qui dépend içi de l'élément 4 : diode, stabistor, diode Zener ou autre. Lorsque la température baisse, le dernier élément mis hors service est le premier à fonctionner, içi 5b, 6b, R2. Par ce moyen on peut maintenir la température de consigne avec seulement une fraction de la puissance totale de l'appareil de chauffage. Le dispositif içi décrit peut éventuellement être modulant ou pas, la modulation du temps étant appliquée à la résistance de régulation. R3, R4, C2 sont les éléments servant à alimenter les circuits de commande des Triacs à partir du secteur, en pratique les deux circuits peuvent être alimentés en parallèle, ce qui supprime trois composants. RG1, RG2 sont les résistances de gachette des Triacs, facultatives. En définitive le thermostat gradateur à deux allures de chauffe, selon l'invention, n' exige que quatre composants de plus qu'un thermostat électronique courant et seulement trois de plus si l'on supprime le condensateur de temporisation servant à la modulation. Applications : tous les appareils de chauffage à résistances, cuisson, chauffe-eau, radiateurs, en particuliers convecteurs. Un tel dispositif réduit très sensiblement les appels de courant, élimine pratiquement les déclenchements intempestifs du disjoncteur, autorise le fonctionnement d'un plus grand nombre d'appareils pour une même puissance compteur , ou permet de réduire la puissance souscrite. REVENDICATIONS - SYSTEME ThERMOSTATIQUE CARACTERISE En ce qu'il comporte plusieurs éléments interrupteurs thermostatiques asservis au même élément de controle. Ces interrupteurs thermostati ques (deux dans l'exemple, objet de la présente demande) sont formés des circuits intégrés de commande d'interrupteur électronique (TRIACS) genre TDA 1024 référencés 5a, 5b, figure i/i de la planche I et des interrupteurs électroniques dits triacs référencés 6a, 6b. L'élément commun de controle étant le potentiomètre référencé 3 donnant la tension de référence V2. - SYSTEME THERMOSTATIQUE SELON LA REVENDICATION 1 caractérisé en ce qu'il comporte autant d'éléments interrupteurs thermostatiques qu'il y a de résistances chauffantes à commander. Dans l'exemple de la fig. l/1 planche I l'interrupteur thermosta tique formé du circuit intégré TDA 1024 référence 5a et de l'in terrupteur éléctronique (TRIAC) référence 6a, commande la résistance chauffrante R1, de même l'interrupteur thermostatique formé par 5b, 6b commande la résistance chauffante R2. Chaque élément thermostatique du système commande donc une résistance chauffante la température de fonctionnement de ces éléments thermostatiques asservis est imposée par un élément commun : le poten tiomètre 3 de la figure l/i - SYSTEME THERMOSTATIQUE SELON LA REVENDICATION i caractérisé en ce qu'il comporte des tensions de référence asservies (deux dans l'exemple ici décrit) qui sont décalées entre elles d'une valeur connue fixe, elles varient dans le même sens en fonction de la position du curseur du potentiomètre 3 de la figure 1/1. Ces tensions de référence décalées sont désignées par Vi - V2 sur la figure 1/1 : elles imposent la température de fonctionnement des élé ments thermostatiques formés par 5a - 6a et 5b - 6b de la figure l/i planche I. - SYSTEME THERMOSTATIQUE SELON LA REVENDICATION I caractérisé en ce qu'il comporte un élément semiconducteur redresseur (diode) référencé 4 sur la figure 1/1 de la planche I, provoquant une chute de tension, permettant de générer une tension de référence V1 présentant un écart de tension de valeur connue et fixe par rapport à la tension de référence V2 mesurée aux bornes du potentiomètre 3 de la figure 1/1. Ces tensions de référence V1 - V2 imposent une tempé rature de fonctionnement différente à chacun. des circuits de commande 5a, 5b controlant les interrupteurs éléctroniques 6a, 6b de la figure Autrement dit, ces tensions de référence Vi - V2 imposent la tempéra ture de fonctionnement des interrupteurs thermostatiques asservis for més de 5a, 6a et 5b, 6b. Ces températures de fonctionnement sont décalées drune valeur connue et fixe correspondant à la différence de potentiel aux bornes de l'élément redresseur (diode) référencé i sur la figure 1/1.