Brevet FR2533678A1 — publié le 19840330

DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE COMMANDE POUR UNE ENCEINTE FRIGORIFIQUE ET ENCEINTE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF. La présente invention concerne les enceintes frigorifiques en général telles que les chambres froides fermées ou les meubles frigorifiques ouverts utilisés pour la vente des produits frais ou surgelés. L'invention concerne plus précisément les moyens mis en oeuvre pour assurer certaines fonctions telles que la régulation thermique, l'opération de dégivrage, le déclenchement d'alarmes, etc Dans l'état actuel de la technique et de façon générale ces fonctions sont réalisées de la façon suivante: chaque fonction est indépendante, la fonction est remplie à l'aide d'organes électromécaniques, chaque fonction possède en propre sa sonde thermique, les moyens mis en oeuvre ne permettent pas facilement l'exploitation de possibilités nouvelles telles que celles offertes par l'informatique. La réalisation d'une enceinte frigorifique selon l'art connu met donc en oeuvre des organes dont le nombre et la nature élèvent le coût, réduisent la fiabilité et conduisent à des installations peu compactes Par ailleurs les techniques connues ne permettent pas, en pratique, d'évaluer l'état réel du givrage, de faire de la télécommande, du télécontrôle dans des conditions de simplicité et d'économie compatibles avec ce type de matériel. Pour pallier ces inconvénients de l'art connu l'invention propose une unité de commande centralisée associée à une sonde thermique unique capable de gérer l'ensemble des fonctions de Penceinte frigorifique et d'apporter des avantages tels que l'évaluation réelle de l'état de givrage ou la transmission de données permettant le contrôle de ces enceintes à distance. L'invention a donc pour objet un dispositif électronique de commande d'une enceinte frigorifique comprenant des premiers moyens de mesure de la température dans cette enceinte, des seconds moyens distribués assurant des fonctions opérationnelles distinctes comprenant au moins la réfrigération et le dégivrage de ladite enceinte et des troisièmes moyens permettant la génération de valeurs de consignes pour lesdites fonctions opérationnelles distinctes caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent une sonde de température unique produisant un signal électrique représentatif de cette température, les troisièmes moyens sont constitués de moyens électriques centralisés d'introduction de données représentant lesdites valeurs de consi- gne, et en ce qu'il comprend une unité de commande centralisée connectée en entrée aux premiers moyens de mesure de température et aux troisièmes moyens d'introduction de données représentant des valeurs de consigne et en sortie aux deuxièmes moyens et générant des signaux de commande desdites fonctions opérationnelles distinctes en relation préétablie avec lesdites valeurs de consigne et la température mesurée. L'invention a également pour objet une enceinte frigorifique équipée d'un tel dispositif. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avan- tages apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 illustre le schéma général du dispositif électronique selon l'invention, la figure 2 illustre un exemple de réalisation concrète d'un dispositif selon l'invention comportant un système de dégivrage préprogrammé ma- nuellement. la figure 3 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention comportant un système de dégivrage automatique déclenché en fonction des besoins réels de dégivrage. la figure 4 illustre une vue en coupe d'une chambre froide équipée d'un dispositif électronique selon l'invention. La figure 1 illustre lé schéma général du dispositif électronique selon l'invention Une unité de commande centralisée 1 comporte des entrées 2 et 3 et, dans cet exemple, des sorties 4, 5, 6 et 7 Ces quatres sorties peuvent être respectivement connectées à une source de froid 8, à un dispositif de dégivrage 9, à un système d'alarme 10 et à un système d'affichage 11 C'est un premier aspect essentiel de l'invention de gérer avec une unité de commande centralisée unique 1 l'ensemble des fonctions 8, 9, 10 et 11 de l'enceinte L'élément 12 relié au point d'entrée 3 de l'unité 1 comporte des organes permettant à l'utilisateur d'introduire des instructions telles que les températures de fonctionnement et d'alarme, certaines valeurs de seuil nécessaires au dégivrage et éventuellement les heures de dégivrage avec leurs durées limites Une sonde de température 14, placée dans l'enceinte, est reliée au point d'entrée 2 de l'unité 1 C'est un autre aspect essentiel de l'invention de n'utiliser qu'une seule sonde de température 14 pour l'ensemble des fonctions 8, 9, 10 et Il Le système d'affichage Il peut indiquer des températures ou des messages utiles au personnel d'entretien. Dans l'art connu une horloge préprogrammée déclenche, en général, l'opération de dégivrage plusieurs fois par jour. La préprogrammation des heures de dégivrage est faite par l'utili- sateur sur la base empirique de l'expérience Un dégivrage est coûteux en énergie car il faut réchauffer l'enceinte, généralement avec des cannes chauffantes, pour faire fondre le givre puis déclencher une longue période de refroidissement pour retrouver la température minimale d'exploitation Les conditions de givrage dépendent par ailleurs de la quantité de marchandises, de l'humidité de l'air, de la température d'évaporation, etc Le dégivrage à heures fixes n'est pas optimal et il serait souhaitable de pouvoir faire une mesure physique de l'état réel de givrage de façon simple et économique de manière à ne déclencher le dégivrage qu'en cas de réelle nécessité C'est un troisième aspect essentiel de l'invention de proposer une telle possibilité de dégivrage En effet il existe une relation entre la vitesse de refroidissement en certains points de l'enceinte et l'état de givrage L'unité de commande centralisée l peut aisément évaluer cette vitesse de refroidissement et déclencher le dégivrage en conséquence Des détails supplémentaires seront apportés sur cette fonction lors de la description d'une variante préférée de l'invention faite en référence à la figure 3. L'objet de l'invention est de proposer une unité de commande centra- lisée unique pour assurer le fonctionnement des diverses fonctions de l'enceinte frigorifique, ladite unité étant associée à une sonde de tempéra- ture également unique. la figure 2 illustre un exemple de réalisation concrète d'un dispositif selon l'invention comportant un système de dégivrage préprogrammé Un microprocesseur 30 commande à travers un ensemble d'amplificateurs séparés disposés sur un même substrat 31 une fonction 32 qui déclenche l'opération de dégivrage, une fonction 33 qui interrompt l'opération de dégivrage, une fonction 34 qui assure la régulation de température de l'enceinte en agissant sur la source de froid 8, une fonction 35 qui déclenche un dispositif d'alarme et enfin un dispositif 36 de visualisation. L'ensemble 31 comprend des amplificateurs logiques de puissance utilisés essentiellement pour commander des relais; ces amplificateurs comportent également des filtres qui protègent le microprocesseur 30 contre les parasites en provenance des organes de puissance représentés par les fonctions de sortie Les fonctions 32, 33, 34 et 35 sont connues de l'homme de métier et sont extérieures au cadre de l'invention qui propose une unité de commande centralisée, disposée de préférence dans un boîtier séparé, dont le rôle est précisément d'assurer la commande desdites fonctions Dans cette réalisation le dispositif de visualisation 36 comporte deux éléments à sept segments et un élément pour les signes + et; il peut afficher des chiffres pour indiquer une température ou des lettres pour une phase de fonctionnement (DE pour dégivrage par exemple) C'est un autre aspect important de l'invention de pouvoir programmer dans le logiciel du microprocesseur des instructions commandant l'affichage d'informations utiles aux personnels d'entretien et d'exploitation La sonde unique de température 37 est, dans cette variante de l'invention, une thermistance c'est-à-dire une résistance dont la valeur dépend de la température; elle indique la température à l'intérieur de l'enceinte frigorifique. Cinq résistances réglables servant à afficher les températures de fonctionnement sont représentées par les potentiomètres 38, 39, 40, 41 et 42 disposés sur la console 43 Les six valeurs de résistances précitées (la sonde et les cinq potentiomètres) sont commutées dans un ordre qui peut être variable et sur décision du microprocesseur 30 vers un convertisseur analogique-numérique 45 au moyen d'un organe de sélection 44 du type multiplexeur Le convertisseur analogique-numérique 45 transforme la va- leur des résistances en grandeurs électriques analogiques proportionnelles puis en valeurs numériques qui sont mises en mémoire ou non, selon le cas, par le microprocesseur 30 Les cinq températures préaffichées sont, dans cette variante de l'invention, les deux températures limites de la plage de fonctionnement choisie, la température à laquelle le dégivrage doit cesser, la température pour laquelle il y a réarmement du dispositif de dégivrage et la température devant déclencher l'alarme Un bouton poussoir 46 permet, par pressions successives, de sélectionner l'un des potentiomètres 38, 39, 40, 41 ou 42 en allumant tour à tour chacune des diodes électroluminescentes 47 qui leur est affectée Lorqu'un potentiomètre est sélectionné la température correspondant à son réglage apparaît sur le dispositif de visualisation 36. Le bloc 48 permet de programmer le dégivrage à heures fixes, par exemple trois fois par jour dans les meubles frigorifiques de vente Cette fonction est, dans cette variante de l'invention, située sur un boîtier 49 représentée en trait tireté sur les figures 2 et 3, boîtier qui contient l'unité de commande centralisée constituant un des objets de la présente invention. Cette fonction 48 de programmation de dégivrage comporte essentiellement un affichage numérique indiquant sur commandé le temps de O à 24 heures en défilement rapide et un bouton d'arrêt du défilement qui met en mémoire l'heure affichée correspondante Il est possible dans le cas présent de mettre en mémoire au maximum les heures de huit dégivrages successifs à l'intérieur d'un cycle de 24 heures Pour que, compte tenu de l'heure locale, les dégivrages aient lieu aux heures prévues, l'unité de commande centrali- sée doit posséder une horloge de référence Une base de temps 50 constitue cette horloge qui fonctionne, selon une technique connue, par divisions successives de la fréquence 50 Hz du réseau Si la base de temps propre de l'unité de commande est stabilisée par quartz, cette dernière peut avanta- geusement servir d'horloge de référence Le bloc 51 est une alimentation régulée pour l'ensemble des éléments situés dans le boîtier 49 Ces éléments sont d'usage courant et disponibles sur le marché. La figure 3 illustre un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention comportant un système de dégivrage automatique déclenché en fonction des besoins réels de dégivrage Les éléments portant les mêmes références que sur la figure 2 remplissent les mêmes fonctions et ne sont pas décrits une seconde fois Dans une enceinte frigorifique, un givrage excessif de l'évaporateur peut être détecté notamment par une brutale augmentation de la vitesse de refroidissement en certains points; par exemple juste en aval de l'évaporateur L'utilisation, selon un aspect essentiel de l'invention, de circuits électroniques permet d'évaluer facile- ment cette vitesse de refroidissement Dans cette variante préférée com- portant un microprocesseur, une séquence simple d'instructions placée dans le logiciel effectue ce calcul La connaissance de la vitesse de refroidisse- ment donc de l'état de givrage ne suffit pas pour déclencher l'opération de dégivrage, il faut connaître aussi le seuil de givrage au delà duquel l'opération de dégivrage doit être effectuée Ce seuil peut être indiqué comme grandeur fixe dans le programme Dans la variante de l'invention décrite ici le seuil de dégivrage est ajustable et préaffiché par l'utilisateur. Un sixième potentiomètre 52 placé sur la console 43 assure cette fonction. La figure 4 illustre une vue en coupe d'une chambre froide équipée d'une unité de commande centralisée selon l'invention Une paroi 70 en matériau thermiquement isolant sépare l'intérieur de l'enceinte du milieu extérieur. Un compresseur 71 fournit un fluide réfrigérant à une batterie d'évaporateurs 72 située dans l'enceinte Conformément à l'objet de l'inven- tion l'enceinte comporte d'une part un bottier 73 qui contient l'unité de commande centralisée et d'autre part une sonde de température unique 74. Dans cette variante de réalisation, les organes de préaffichage des tempéra- tures et le dispositif de visualisation sont solidaires du boîtier 73 En situation normale le dispositif de visualisation indique la température à l'intérieur de l'enceinte Un dispositif à dissipation thermique 75 accélère l'opération de dégivrage. Le tableau I placé en fin de la présente description résume les caractéristiques et performances obtenues dans un exemple de réalisation typique. Les variantes de dispositifs qui viennent d'être décrites ne sont que deux des combinaisons de moyens possibles mettant en oeuvre le dispositif selon l'invention. A titre d'exemples d'autres moyens peuvent être utilisés séparément ou en combinaisons sans sortir du cadre de l'invention: Tout dispositif thermosensible produisant directement ou non un signal électrique peut être utilisé comme sonde de température. Le microprocesseur peut être remplacé par des fonctions logiques cabrées. Les températures préaffichées peuvent être introduites directement sous forme digitale (par exemple par arrêt d'un compteur à défilement ou par clavier) le sélecteur d'entrée (multiplexeur) et le convertisseur analo- gique-numérique pouvant alors être supprimés. Des sytèmes d'affichage tels que des lampes de couleurs différentes associées ou non à des étiquettes, un dispositif à cristaux liquides, un écran de télévision, peuvent être utilisés. Un dégivrage au choix préprogrammé ou automatique peut être réalisé à l'aide d'un sélecteur de modes. Une -mise en mémoire des dates limites de vente des produits et le déclenchement d'un signal lorsque ces dates sont atteintes peuvent facile- ment être réalisés. L'unité de commande centralisée selon l'invention présente les avanta- ges suivants: Il comporte un boîtier unique sur lequel sont raccordés tous les câbles électriques de l'enceinte. L'unité centralisée réduit le nombre d'organes et de ce fait le nombre de câbles qui les relient. L'emploi d'une sonde de température unique permet de gagner du temps lors du montage de l'appareil et de réduire les risques d'erreur et de pannes. - La possibilité d'effectuer un dégivrage limité aux besoins réels constitue une économie substantielle d'énergie et simplifie les conditions d'exploitation de l'appareil. L'introduction de circuits électroniques apporte une simplification, une réduction du coût, une meilleure fiabilité. L'introduction de circuits logiques permet d'appliquer les possibilités offertes par l'informatique telles que l'affichage, le stockage et l'introduc- tion dinstructions diverses La gestion centralisée d'un ensemble d'enceintes frigorifiques peut être envisagée. TABLEAU I Caractéristiques et performances obtenues dans un exemple de réali- sation typique. COMPOSANTS: microprocesseur: COP 421 L National Semiconducteur multiplexeur analogique: CD 4051 convertisseur analogique-numérique: TL 507 Texas sonde: Résistance CTN-1 M 5001 83 de 5000 ohms à 25 C amplificateur: SN 75492 Texas PERFORMANCES: Plage de régulation: de 40 à + 25 C Précision de régulation + 1 C Température de fin de dégivrage: Réglable entre O C et 20 C Valeur typique: + 5 C Température de réarmement du système de dégivrage: Réglable entre 3 et 20 degrés en dessous du point de consigne de la température de fin de dégivrage Valeur typique: 5 C Température d'alarme: Réglable entre 20 C et + 10 C Valeur typique: 15 C pour conservation de denrées surgelées. REVENDICATIONS 1 Dispositif électronique de commande d'une enceinte frigorifique comprenant des premiers moyens de mesure de la température dans cette enceinte, des seconds moyens distribués assurant des fonctions opérationnel- les distinctes ( 8, 9, 10, 11) comprenant au moins la réfrigération et le dégivrage de ladite enceinte et des troisièmes moyens permettant la génération de valeurs de consignes pour lesdites fonctions opérationnelles distinctes caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent une sonde de température unique ( 14) produisant un signal électrique représentatif de cette température, les troisièmes moyens sont constitués de moyens électri- ques ( 12) centralisés d'introduction de données représentant lesdites valeurs de consignes, et en ce qu'il comprend une unité de commande centralisée ( 1) connectée en entrée aux premiers moyens de mesure de température et aux troisièmes moyens d'introduction de données représentant des valeurs de consignes et en sortie aux deuxièmes moyens et générant des signaux de commande desdites fonctions opérationnelles distinctes en relation prééta- blie avec lesdites valeurs de consignes et la température mesurée. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la sonde de température unique ( 14) est une thermistance. 3 Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'unité de commande centralisée ( 1) comporte un microprocesseur. 4 Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'unité de commande centralisée ( 1) est réalisée à l'aide de fonctions logiques cablées. Dispositif selon l'ure quelconque des revendications 1 à 4 caractéri- sé en ce que le système d'introduction de données ( 12) est un clavier alphanumérique. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractéri- sé en ce que le système d'introduction de données ( 12) est un ensemble de résistances réglables ( 38-42) dont la valeur définit la grandeur de la donnée à introduire. 7 Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un multiplexeur ( 44) et un convertisseur analogique-numérique ( 45) en cascade pour connecter séquentiellement lesdites résistances réglables et la sonde unique de température à l'unité de commande centralisée ( 1). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 7 caractéri- sé en ce que les moyens d'introduction de données comprennent un organe ( 52) d'introduction d'une valeur représentant un seuil prédéterminé de givrage de l'enceinte et l'unité de commande centralisée ( 1) comprend des moyens programmables de détection d'un état particulier associé au givrage de l'enceinte, de comparaison de cet état avec ledit seuil prédéterminé et de commande automatique de dégivrage. 9 Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'état particulier associé au givrage de l'enceinte est une vitesse de refroidisse- ment maximale. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caracté- risé en ce que la fonction de dégivrage est mise automatiquement en fonctionnement par l'unité de commande centralisée ( 1) à des heures fixes programmées à l'avance. 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des moyens de visualisation (l l) connectés en sortie de l'unité de commande centralisé ( 1) et en ce que ces moyens de visualisation comprennent des éléments d'affichage à sept segments. 12 Dispositif selon la revendication Il caractérisé en ce que l'unité de commande centralisée ( 1) comprend des moyens programmés pour générer des signaux de commande des moyens de visualisation ( 11) pour l'affichage sélectif des valeurs de consignes générées par les moyens d'introduction de données ( 12), de la température de l'enceinte ou des messages associés à des états de fonctionnement de l'enceinte. 13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caracté- risé en ce que l'unité de commande centralisée ( 1) est disposée à l'intérieur d'un boîtier unique. 14 Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que le boîtier comporte un indicateur visuel de température. Enceinte frigorifique comprenant des moyens pour mesurer la température, des moyens pour assurer la régulation thermique, des moyens d'introduction de données, des moyens de dégivrage, des moyens de visuali- il sation, des moyens d'alarme caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.