Brevet FR2536877A1 — publié le 19840601

PROC},DE & DISPOSITIF DE PROGAMMATION, DE REGULATION, DE CONTROLE D'ECONOMIE DU FONCTIONNEMENT D'UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE. La présente invention a pour objet o un procédé permettant la programmation, la régulation, la recherche constante du point de fonctionnement d'économie maximum de toute installation de chauffage dans tous locaux industriels, commerciaux ou à usages domestiques. Ce procédé permet la gestion de toute installation de chauffage "PIECE par PIECE" ou "ELEMENT CHAUFFANT par ELEMENT CHAUFFANT" jusqu'à une capacité de trente éléments chauffants, sans vouloir la limiter. Le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé envoie une donnée d'ordre à chaque élément chauffant, donnée ayant subi un traitement de la part du système de calcul Dans le cas du chauffage électrique, l'invention présente un dispositif de commande de l'élément chauffant Ce dispositif s'adapte à toute installation électrique (conve,ct..eurs9 aérothermes, etc ) et se càractérise en ce qu'il commande la variation du passage du secteur dans l'élément chauffant, variation modulée en fonction d'une sonde thermostatique.-et de l'envoi de consignes de la part du module central de commande Dans le cas de chauffage à fluide, l'invention présente un dispositif de commande de la variation du passage du fluide dans un radiateur, variation modulée en fonction d'une sonde thermostatique- et de l'envoi de consignes de la part du module central de commande Ce présent dispositif s'adapte à toute installation de chauffage à fluide, telle celle du chauffage central. Il est connu des dispositifs de régulation de chauffage en fonction de l'utilisation des locaux pris dans leur ensemble, de la température extérieure, des jours-, des heures et des minutes mais généralement, dans ces dispositifs, on programme uniquement la température d'arrêt et de chauffe et n'opère aucune gestion réelle de la température en fonction des besoins. Ceci a pour effet d'obtenir des températures trop basses ou trop élevées non désirées, désagréables à l'utilisateur. Technologiquement, les différents types de système de régulation de chauffage, présentent certains inconvénients Dans tous les cas, la régulation se fait à partir d'une armoire de commande qui malgré un nombre de fonctions assez limité, une capacité de commande d'éléments chauffants assez faible est assez volumineuse et d'un prix de revient importante Les dispositifs connus jusquà maintenant permettent une régulation de l'ensemble de l'installation de chauffage selon des températures dite 'rréduite" ou de confort. L'invention a pour objet une régulation "PIECE par PIECE" ou LENT CHAUFFANT par ELENENT CHAUFFANT" selon des consignes de température variant selon l'emploi horaire de chaque pièce et selon les conditions climatiques extérieures. Selon l'invention, on a réalisé un procédé permettant la programmation horaire et journalière en fonction de trois températures de base. Ainsi pour chaque élément chauffant, il est possible d'établir dix intervalles de temps déterminés par des heur-es et des minutes avec chacun une température choisie. La programmation étant effectuée pour chaque élément- chauffant, on peut déterminer un nombre de joursdurant le quel peut s'exercer la programmation désirée0 I1 est possible d'ajouter à la suite du régime programmé, un régime ralenti dont on peut aussi déterminer la durée. Ce procédé permet la correction à tout moment de la programmation préalablement enregistrée ainsi que la vérification par affichage des données. Ce système de commande prend en compte les informations en provenance de deux sondes de température-placées à l'extérieur. Chaque sonde est sensible à trois températures : une faible, une moyenne, une élevée, préalablement rêglées -en fonction de l'environnement. Ainsi le module de commande suit l'évolution de la température extérieure et modifie -les consignes de com- mande envoyées à chaque élément chauffant en conséquence. Pour effectuer une régulation fonction de la température extérieure, il est nécessaire que l'écart entre la température intérieure et la temperature- extérieure la plus faible soit le double de la différence entre la température intérieure et la température extérieure-la plus élevée. C'est d'après cette loi que le système de commande assure la régulation fonction de la température extérieure. Ceci a pour effet d'assurer un certain confort à l'usager. Le module de commande effectue un contrôle de la programmation pour l'utilisation de la température la plus haute, c'est-à-dire 19 C en prenant pour paramètre l'utilisation effective du local par l'utilisateur. Ainsi, le-module de commande détecte, grace à la sensibilité de la sonde placée judicieusement à l'intérieur du local, l'évolution effective de là température, Il établit un compte-rendu des heures à haute température pourune période de mesure de deux semaines, Puis, il effectue une comparaison avec la programmation créee par l'utilisateur en la modifiant si nécessaire. Le dispositif selon l'invention comprend un microprocesseur (8085, INTEL) *A* comme organe de calcul. Il est d'autre patt constitué d'un, circuit horloge temps réel (fibi 58174) *B* d'un clavier *C* dont il est énuméré les touches ci-dessous O 2 3 3 CLAVIER NUMERIQUE 4 5 6 7 8 9 )- S ..... CHOIX de L'ELEMENT CHAUFFANT J " du JOUR H " de L'HEURE M " DES MINUTES T3 .... n 1ère CONSIGNE TEMPERATURE T2 " -2ème T1 " 3ème C CORRECTION START... LANCEMENT FONCTIONNEMENT STOP . . .ARRET FONCTIONNEMENT En outre, le dispositif de commande -selon l'invention est cons-titué par un multiplexage du bus donné en fonction du bus adrèsse *D* . En conséquence il possèdescinq circuits dwinterfaçage (2X claviers 1~ adressage -sorties, 1 X consignes de température, t X afficheurs)O Ceci constitue l'élément de calcul du dispositif de commande. D'autre part, le dispositif selon l'invention est constitue par un multiplexage *R* de l'adressage des sorties afin de commander quinze sorties ou éléments chauffants pour quatre bits-de commande. Enfin toutes les fonctions interruptives du microprocesseur sont utilisées pour tester l'état des sondes extérieures et intérieures grâce plusieurs circuits spécialisés a cet effet. L'ensemble de -ce dispositif de calcul a pour objet d'envoyeur à chaque élément chauffant une consigne de fonctionnement- sous forme de 4 bits ayant chacun un poids binaire différent. La capacité d'adressage du dispositif selon l'invention est de trente éléments chauffants. D'autre part, la fonction d'affichage est assurée par sept afficheurs *F* à sept segments, dont le rôle est décrit cidessous - 2 Afficheurs .....OO HEURE - 2 " . MINUTE - 2 " ........ SORTIE/JOUR - 1" ......... TEMPERATURE Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, le fonctionnement est décrit grâce à un schéma électrique-de principe du dispositif selon l'invention (figure 1). Selon l'invention, on a réalisé un dispositif de commande, dans le cas du chauffage électrique, du passage du secteur dans l'élément chauffant. Afin de bien comprendre le fonctionnement du dispositif selon l'invention, un schéma élec-trique de principe a été dessiné (figure 2). Le dispositif selon l'invention comprend - une sonde thermostatique * * - un dispositif d'arrivée des 4 bits de consigné *B* - un sommateur des deux données *C* - un circuit (L121) permettant la commande d'un tria c de puissance *D* La commande du triac, donc du passage du secteur dans l'élé-- ment chauffant, s'effectue grâce à la délivrance d'un signal carré délivré par le L121. Ce signal est -proportionnel à une tension continue délivrée par le sommateur des deux données à la borne entrée du L1210 Ce sommateur utilise comme référence la tension de la sonde thermostatique dont le point de consigne est réglable par ailleurs, On retranche à cette tension de référence la valeur de la consigne envoyée par le dispositif de commande décrit anté-rieuremente Le dispositif selon l'invention permet un passage du secteur réglable dans la plage de fréquence 0 50hz. Le dispositif selon l'invention permet une auto-régulation afin de maintenir une température constante dans le local car une variation de celle-ci entraîne une variation inversement proportionnelle du passage du secteur dans l'élément chauffant0 Selon l'invention, on a réalisé un dispositif de commande de passage du fluide dans un radiateur. Le dispositif selon l'invention comprend - une sonde thermostatique *A* - un dispositif *B* d'arrivée des 4 bits de consigne délivrés par l'unité de commande - un dispositif *C* de gestion logique commandé par l'unité de commande - un dispositif de commande de moteur pas à pas *D* - un moteur pas à pas- qui commande l'ouverture d'un robinet du radiateur *E* Afin d'assimiler le fonctionnement de ce dispositif, un schéma de principe a été dessiné (Figure 3) L'information de la sonde thermostatique est convertie en information binaire. On retranche à celle-ci la valeur binaire des 4 bits de la consigne délivrée par l'unité de commande. Cette soustraction s'effectue grâce à une gestion logique de l'unité de comande. Ce signal binaire obtenu permet grâce à un dispositif de commande, d'actionner la rotation de l'axe du moteur pas à pas d'un nombre de pas désiré et ainsi obtenir une ouverture graduelle du robinet du radiateur. REVENDICATIONS 1- Procédé de progranmation,- de régulation et -dé contrôle automatique de toute installation de chauffage comprenant jusqu'à trente éléments chauffants, dans tous locaux industriels, commerciaux ou à usages domestiquès. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs phases d'évolution - une programmation horaire avec choix de trois températunes de base pour chaque élémènt chauffant - un traitement des-consignes--de température en fonction de la température extérieure - un traitement de eontrôle des consignes de température et de la programmation horaire en foncti-on de l'usage ef-fectif des locaux - action de commande sur chaque élément chauffant grâce à l'envoi d'une donnée d'ordre issue des traitements cités cidessus, 2- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la programmation s'effectue, pour chaque élément chauffants avec dix intervalles de temps avec, le choix constant de trois temps pératures pour une période de ving quatre heures 3- Procédé sel'on -les reve-ndications 1 & caractérisé en ce qu'il permet un régime cyclique de vingt quatre heures, un régime cyclique de plusieurs jours dont le nombre est déterminé par l'utilisateur un régime ralenti. 4- Procédé selon les revendications 142 & Q9 caractérisé en ce qu'il admet une suite dd régimes à programmation normale et de régime ralenti 5- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qulil propose une évolution des consignes de température-pour chaque élément chauffant proportionnelle à l'évolution des conditions extérieures. 6- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il propose un contrôle et une correction de la programmation de l'utilisateur grâce à une mémorisation des 'températures effec tires des locaux ainsi que des heures de mesure durant une période de deux semaines complètes. 7- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il permet à tout moment toute correction de donnée programmée par l'utilisateur ainsi que l'affichage de toute donnée enregistrée 8- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend - un micr'rprocesseur 8085 INTEL assurant la gestion de l'ensemble du procédé - un circuit horloge temps réel (SDI58174) pouvant être interrogé à tout mome-nt par le microprocesseur - un circuit de multiplexage de l'adressage des sorties vers les éléments chauffants - un circuitssortie de consigne de température de quatre bits dirigé vers le système d'asservissement installé sur chaque élément chauffant - un ciavier de vingt touches numériques (O - 9) ou de fonction (Jour,heure,-minute,Ti '-T2,T3,Start,Stop) - un système d'affichage des données programmées - deux capteurs de température sensible chacun à trois températures différentes placés à l'extérieur - un capteur de température sensible à une température placé dans chaque local dit à haute utilisation 9- Dispositif selon la revendication8caractérisé dans le cas du chauffage électrique en ce qu'il perret de commander la variation du passage du secteur dans l'élément chauffant en fonction d'une sonde thermostatique (CTN) et de la donnée d'ordre de consigne de température envoyé par-le dispositif de commande Ce rôle est rempli par un convertisseur tension/fréquence qui commande la gâchet-te d'un triac lui-même åya: :1t pour charge l'élément chauffant. Ce convertisseur étant commandé par une sonde thermostatique et par la donnée d'ordre envoyée par le module de commande. 10- Dispositif selon la revendication8aractérlsé dans le cas du chauffage à fluide en ce qu'il commande la variation du passage du fluide dans un radiateur,. variation modulée en fonction d'une sonde thermostatique et de la donnée d'ordre envoye par le module de commande. Cette variation du passage du fluide est obtenue grâce à la commande exercée sur un moteur pas à pas, celui-ci actionnant proportionnellement l'ouverture d'un robinet4