Brevet FR2528190A1 — publié le 19831209

L'invention concerne un contrôleur programmable permettant de contrôler des fonctions électriques Une application particu- lière de l'invention se trouve dans un contrôleur horaire d'un système de chauffage électrique et un contrôleur de limite per- mettant de maintenir une consommation de puissance électrique en-dessous d'une limite prescrite. Les minuteries associées auxsystèmesde chauffage permettent la mise en marche et 1 ' arrêt deux fois par jour à des heures préréglées Ce préréglage s'effectue généralement à l'aide de curseurs qui déterminent les positions auxquelles des microrup- teurs seront actionnés par une came commandée par horloge La né- cessité de prévoir quatre curseurs et quatre microrupteurs impli- que soit un contrôleur d'encombrement important, soit des cur- seurs qui sont petits et difficiles à régler En outre, il est difficile d'assurer des positions des curseurs qui sont faciles à lire et une opération de programmation facile à comprendre. Un autre type de contrôleur permet de limiter le courant électrique absorbé par une installation Dans certains systèmes de distribution électrique, dont celui de la France par exemple, les tarifs de consommation de puissance électrique peuvent être établis en fonction de la consommation totale d'une installation, un limiteur automatique étant installé pour éviter le dépassement de la limite de consommation autorisée S'il y a dépassement de la limite, le limiteur coupe le courant jusqu'à ce que certains appareils soient mis hors circuit, après quoi, il faut réenclen- cher le limiteur Un tel processus est peu commode et par consé- quent, il y a lieu de réaliser un "délesteur" sensible à la consommation de puissance, ou dans la pratique à l'amplitude du courant, et apte a couper de manière sélective des appareils non prioritaires, tels que des appareils de chauffage, si la limite risque d'être dépassée Un tel délesteur a besoin d'une possibi- lité de programmation pour permettre d'établir la limite. La présente invention a pour objet un contrôleur programma- ble qui présente les avantages de simplicité et de facilité de compréhension, et qui permet de réaliser un système de contrôle complet avec un minimum de complications. Selon un aspect de l'invention, un contrôleur programmable comprend un boîtier ayant un axe de contrôle; une entrée optique sur l'axe; une sortie optique sur l'axe; une région d'observa- tion espacée radialement de l'axe; des moyens permettant de coupler optiquement l'entrée et la sortie au niveau de la région d'observation; un organe de programmation interposé optiquement entre l'entrée et la sortie au niveau de la région d'observation, l'organe de programmation pouvant être rendu transparent et opa- que de manière sélective selon un programme déterminé; et un mouvement qui effectue une rotation relative autour de l'axe de la région d'observation par rapport à l'organe de programmation. La région d'observation peut être définie par une fenêtre associée par couplage optique à l'entrée ou à la sortie De pré- férence, la "fenêtre" est constituée par l'extrémité de captage ou d'émission d'une fibre optique La "fenêtre" peut être entraî- née en rotation par rapport à l'organe de programmation par rota- tion de celui-ci ou par rotation de l'élément définissant la fenêtre par exemple la fibre optique. Le mouvement peut être assuré par une horloge lorsqu'il s'agit d'un minuteur ou par un ampèremètre lorsqu'il s'agit d'un "délesteur". L'entrée optique peut être constituée par une source lumi- neuse, par exemple une lampe ou une diode électroluminescente, alimentée électriquement En variante, elle peut être constituée par de la lumière provenant d'une source lumineuse externe, captée par des fibres optiques. La sortie optique peut être constituée par un photodétec- teur, par exemple un phototransistor relié électriquement à un circuit de commande En variante, elle peut être constituée par un couplage optique, par exemple par l'intermédiaire de fibres optiques, à d'autres dispositifs. Il est donc évident que le contrôleur conforme à l'invention peut comprendre une entrée électrique ou optique et une sortie électrique ou optique. Un contrôleur doté d'une entrée et d'une sortie totalement optiques permet de réaliser un système de contrôle totalement optique, ce qui présente des avantages dans une installation de chauffage par exemple. On peut obtenir actuellement des fibres optiques en lon- gueurs importantes et, par rapport aux fils électriques classi- ques de connexion à minuteurs, délesteurs et thermostats, elles sont minces et peu en évidence Les fibres optiques conviennent donc particulièrement bien à la réalisation de connexionsdans les installations de chauffage domestique. Selon un autre aspect, l'invention a pour objet une instal- lation de chauffage qui comprend un dispositif de commande sensi- ble à la lumière en combinaison avec un ou plusieurs thermostats, le ou chaque thermostat étant un dispositif qui transmet ou qui obture la lumière passant d'une entrée vers une sortie en fonc- tion de la température, le système comprenant des fibres optiques qui assurent la liaison entre le ou chaque thermostat et le dis- positif de commande. De préférence, le dispositif de commande comprend un contrô- leur programmable décrit ci-dessus Le contrôleur peut être constitué par un minuteur couplé optiquement à un "délesteur", également conformément à l'invention. On va décrire ci-après une forme d'exécution de la présente invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation, en coupe transversa- le, d'un minuteur conforme à l'invention la figure 2 est une vue en perspective de l'organe de pro- grammation du contrôleur de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un "déles- teur" conforme à l'invention; la figure 4 est une vue en perspective de l'organe de pro- grammation du "délesteur" de la figure 3 la figure 5 est un schéma synoptique du circuit du système de chauffage conforme à l'invention; et la figure 6 est un schéma d'un des thermostats du système de la figure 5. Sur la figure 1, on voit un minuteur ou contrôleur horaire comprenant un corps sersihle-rpnt eylindriqie 1 avec un axe 9. Une diode électroluminescente 3 est située sur l'axe et émet de la lumière qui est renvoyée par un miroir bombé 4 d'une plaque de programmation 5 vers un miroir en forme de bande annulaire 6 La lumière renvoyée par la bande 6 est reçue, après avoir traversé une ouverture annulaire 8 par deux fibres optiques 9, 10 Les extrémités de réception des fibres délimitent une fenêtre ou ré- gion d'observation La lumière est transmise par la fibre 9 vers un détecteur de lumière 11 et par la fibre 10 vers un écran translucide 12 Les fibres 9 et 10 sont montées sur un bloc 13 pouvant être entraîné en rotation autour de l'axe 2 par un méca- nisme d'horloge 14. Il existe donc une trajectoire de couplage optique de la diode électroluminescente d'entrée 3 jusqu'au photodétecteur de sortie 11 Le couplage optique est assuré par l'intermédiaire d'une "fenêtre" tournante représentée par les extrémités des fi- bres 9 et 10. La plaque 5, que l'on voit au mieux sur la figure 2, comprend une partie annulaire translucide 15 pouvant être obturée sélectivement par des autocollants ou par marquage au crayon, par exemple Ainsi, on peut rendre opaque de-s parties sélectionnées. Lorsque la "fenêtre" tournante se trouve en face d'une partie translucide de la partie annulaire 15, la lumière est transmise et le photodétecteur répond Par contre, lorsque la "fenêtre" est en face d'une partie obturée de la partie annulaire, la lumière est coupée Ainsi, le dispositif peut être aisément programmé pour assurer la mise en tension ou la mise hors tension à des heures désirées par simple marquage de la plaque de programma- tion 5, laquelle peut être facilement retirée du boîtier 1. La lumière visible transmise par la fibre 10 indique que le contrôleur a assuré la mise sous tension. Sur la figure 3, on voit un "délesteur" selon l'invention. Ici encore, le dispositif comprend un boîtier sensiblement cylin- drique Dans cet exemple, toutefois, le mouvement n'est pas assu- ré par une horloge mais par un ampèremètre 20 L'ampèremètre dé- place le bloc 13 qui porte une fibre optique d'entrée 21 La fi- bre 21 est couplée è une fibre 22 qui transmet la lumière d'une source externe (non représentée) La lumière est reçue par l'in- termédiaire de la région d'observation par un système de récupé- ration à miroir analogue au système de transmission à miroir de la figure 1 et est transmise par une fibre de sortie 23 pour éclairer un détecteur éloigné (non représenté). Dans ce cas, la carte de programmation, représenté sur la figure 4, comprend une région de forme arquée 24 qui peut être marquée de façon à assurer l'obturation de la lumière pour effec- tuer une commutation commandée lorsque le courant mesuré atteint une valeur prédéterminée, valeur qui peut être modifiée. La figure 5 représente un système de commande complet comprenant l'invention On voit deux appareils chauffants élec- triques 30, 31 Chacun est relié par câble à un interrupteur de commande 32, 33, respectivement Les interrupteurs de commande sont optiquement sensibles à des entrées en 34 et 35 fournies par des fibres optiques 36, 37 Le courant alimentant les interrup- teurs de commande est prélevé du secteur par un disjoncteur à li- mitation de courant 38 Le courant total admis dans l'installa- tion domestique est mesuré par un ampèremètre 39 Le courant alimentant les appareils chauffants arrive par une ligne 40 Le courant alimentant le reste des appareils domestiques (d'une priorité plus élevée que celle des appareils chauffants) arrive sur la ligne 41. Le système de chauffage comprend un minuteur 42 sensiblement du type de celui représenté sur la figure 1 Toutefois, bien que le contrôleur comprenne une source lumineuse à diode électrolumi- nescente 43, il ne comprend pas de détecteur de lumière, mais transmet la lumière vers un "délesteur" 44 du même type que celui représenté sur la figure 3 L'ampèremètre 39 constitue le dispo- sitif assurant le mouvement du délesteur et la lumière est trans- mise depuis la sortie du délesteur vers un diviseur 45 La lumière sortant du diviseur 45 est transmise par des fibres opti- ques 46, 47 vers des thermostats respectifs 48, 49 qui commandent les appareils chauffants 30, 31 On décrit les thermostats ci- après en se référant à la figure 6 La lumière sortant des ther- mostats est transmise par des fibres, 50, 51 à des interrupteurs de commande respectifs 32, 33. Ainsi, la lumière est reçue, par exemple, par l'interrupteur de commande 32 pour mettre l'appareil chauffant sous tension si (a) le minuteur est en circuit et (b) si le délesteur indique que le courant total ne dépasse pas la limite prescrite et (c) si le thermostat respectif indique une température trop basse Autre- ment, l'appareil chauffant est mis hors circuit parce que l'in- terrupteur 32 ne reçoit pas de lumière Si le délesteur indique un courant excessif, les appareils chauffants sont mis hors cir- cuit pour permettre de continuer l'alimentation sur la ligne 40 sans déclencher le disjoncteur 38. On voit ainsi que le câblage électrique ne concerne que les câbles d'alimentation Les signaux de commande sont acheminés par des fibres optiques qui sont relativement peu visibles. Sur la figure 6, on voit représenté de manière schématique un des thermostats de la figure 5 La lumière provenant de la fi- bre optique d'entrée 46 est renvoyée par un miroir 54 vers la fibre de sortie 50 Le miroir 54 est monté sur une bi-lame qui fléchit selon les variations de température La lumière renvoyée est ainsi coupée au-dessous -d'un niveau critique si la températu- re devient trop élevée Une butée réglable 55 limite le mouvement du miroir pour permettre de régler la température de coupure. REVENDICATIONS 1 Contrôleur programmable, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier ayant un axe de contrôle ( 2); une entrée optique ( 3) sur l'axe; une sortie optique ( 11) sur l'axe; une région d'observation espacée radialement de l'axe; des moyens ( 9, 10) permettant de coupler optiquement l'entrée et la sortie au niveau de la région d'observation; un organe de programmation ( 5) in- terposé optiquement entre l'entrée et la sortie au *niveau de la région d'observation, cet organe de programmation pouvant être rendu transparent et opaque de manière sélective en fonction d'un programme désiré; et un mouvement qui effectue une rotation re- lative autour de l'axe de la région d'observation par rapport à l'organe de programmation ( 5). 2 Contrôleur programmable selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la région d'observation est définie par une fenêtre associée par couplage optique ( 9, 10) à l'entrée ou à la sortie. 3 Contrôleur programmable selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la fenêtre constituée par l'extrémité de récep- tion ou d'émission d'une fibre optique ( 9, 10). 4 Contrôleur programmable selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que, en fonctionnement, la fenêtre ( 9, 10) est entraînée en rotation par rapport à l'organe de programmation ( 5) par rotation de celui-ci ou par rotation de l'élément définissant la fenêtre. Contrôleur programmable selon la revendication 4, carac- térisé en ce qu'il constitue un minuteur, le dit mouvement étant assuré par une horloge ( 14). 6 Contrôleur programmable selon la revendication 4, carac- térisé en ce qu'il constitue un délesteur ( 44), le dit mouvement étant assuré par un ampèremètre ( 20). 7 Contrôleur programmable selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée optique ( 3) est constituée par un dispositif captant la lumière provenant d'une source lumineuse externe et en ce que la sortie optique ( 11) est constituée par un couplage optique vers d'autres dispo- sitifs optiques. 8 Installation de chauffage, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de commande sensible à la lumière associé à un ou plusieurs thermostats ( 48, 49), le ou chaque thermostat étant un dispositif qui transmet ou obture la lumière passant d'une entrée vers une sortie en fonction de la température et en ce que le système comprend en outre des fibres optiques ( 46, 47) qui assure la liaison entre le ou chaque thermostat ( 48, 49) et le dispositif de commande ( 32, 33). 9 Installation de chauffage selon la revendication 8, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend un contrôleur programmable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.