Brevet FR2542885A1 — publié le 19840921

Système de commande pour appareil de cuisson La présente invention a pour objet un système de commande des sources électriques de chaleur d'un appareil de cuisson à four et/ou plaques chauffantes. Les systèmes de commande des sources électriques de chaleur des appareils de cuisson permettent classiquement d'alimenter ces sources en énergie électrique suivant différentes options déterminées dont la sélection est laissée au choix des utilisateurs Parmi ces options figurent classiquement des réglages en puissance suivant des pas prédé- terminés et/ou des réglages en température classiquement contrôlés par thermostat. Un procédé avantageux de réglage en puissance d'une source consiste à alimenter périodiquement cette source après une période de préchauffage et à jouer avec la durée périodique d'alimentation et/ou la fréquence des phases périodiques d'alimentation pour ne fournir que la puissance réellement nécessaire. Toutefois les dispositifs actuellement mis en oeuvre sont relati- vement coûteux, en effet ils sont conçus de manière à être associés à une source ou à une unité de cuisson d'un appareil et leur généralisation à l'ensemble des sources d'un appareil entraîne leur multiplication De plus chaque source de chaleur ayant généralement des caractéristiques différentes des autres, il est nécessaire de réaliser des adaptations particulières pour chacune, ce qui a généralement freiné la générali- sation de tels dispositifs à l'ensemble des sources. La présente invention a donc pour objet un système de commande des sources électriques de chaleur d'un appareil de cuisson à four et/ou plaques chauffantes suivant différentes options prédéterminées dont la sélection est laissée à l'utilisateur en vue d'une régulation en puis- sance et/ou en température généralisée à partir d'un appareillage standard pratiquement identique pour une large gamme d'appareils de cuisson de structures similaires permettant ainsi au constructeur et éventuellement à l'utilisateur un choix de variantes d'exploitation au prix de modifications minimes. Selon une caractéristique de l'invention, le système de commande comporte: -2 - une pluralité d'organes d'alimentation aptes à relier, selon diverses possibilités prédéterminées en fonction des options, les diverses sources électriques aux bornes d'alimentation en courant alternatif de l'appareil, une pluralité d'organes manuels de commande accessibles aux utilisa- teurs et aptes à fournir sélectivement diverses combinaisons de signaux sous forme numérique en correspondance avec les différentes options prédéterminées, une unité de gestion commune organisée autour d'un microprocesseur travaillant en temps réel sous le contrôle d'une horloge et en associa- tion, par l'intermédiaire d'une liaison bus, avec un ensemble de registres et de mémoires comprenant notamment au moins un registre d'entrée de données numériques relié aux sorties de signaux des organes manuels de commande et d'éventuels capteurs de mesure associés aux sources électriques, au moins un registre de sortie contrôlant sélecti- vement l'actionnement des organes d'alimentation Dar l'intermédiaire d'interfaces individuelles reliées à ses sorties de données numériques, ainsi qu'une mémoire morte de programmes de chauffage liés aux diverses possibilités et une mémoire vive accessible en écriture aux utilisateurs via au moins un organe manuel de commande pour l'introduction d'informa- tions variables dans le cadre d'un programme de chauffage. la présente invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec la figure unique ci-dessous définie. Cette figure unique présente le schéma de principe d'un système de commande selon l'invention. Le système de commande présenté est destiné à un appareil de cuisson comportant une pluralité de sources électriques de chaleur représentées ici par trois résistances de chauffage RE, Rn, Rm clas- siquement incluses par exemple dans des plaques en fonte, dans l'enceinte d'un four. L'alimentation en énergie électrique de chaque résistance s'effectue par l'intermédiaire d'un ensemble d'organes d'alimentation AL Ipar exemple par l'intermédiaire de contacts (ret de relais dont on a également fait figurer les bobines de commande RE ces 3- contacts permettent de relier sélectivement chaque résistance à deux fils PH, N d'alimentation en courant alternatif de l'appareil de cuisson, lorsque la bobine de commande qui les contrôle-est excitée. En variante, des thyristors ou des triacs permettent aussi de constituer l'ensemble d'organes d'alimentation ALI d'une manière connue en soi. Chaque bobine de commande RE est contrôlée par une unité de gestion UG commune et centralisée Un élément de commutation amplifica- teur A associé à chaque bobine de commande RE reçoit les ordres de connexion et de déconnexion émis sous forme binaire par l'unité de gestion, et assure l'alimentation en courant continu de la bobine qu'il dessert lorsqu'un ordre de connexion est reçu Cette alimentation est symbolisée pour la bobine de commande RE 1 par la présence dans l'élément de commutation A d'un transistor NPN relié à la masse par son émetteur et à une borne de la bobine de commande RE 1 par son collecteur l'autre borne de la bobine de commande étant relié à une source de potentiel positif + classiquement obtenue par redressement et filtrage du courant alternatif alimentant l'appareil de cuisson. l'unité de gestion UG est ici organisée autour d'un microproces- seur MP, par exemple de type usuel à quatre bits, destiné à travailler en temps réel sous le contr 8 le d'une horloge H et en association avec un ensemble de registres et de mémoires par l'intermédiaire d'une liaison bus LB. L'ensemble de registres et de mémoires comnorte essentiellement une unité de registres d'entrée IR, une unité de registres de sortie OR, une unité de mémoire morte MM et une unité de mémoire vive VM. L'unité de registres d'entrée IR est conçue pour recevoir les signaux émanant sous forme numérique des organes manuels de commande Cl, Cp, Cq mis à disposition des utilisateurs De manière connue certains de ces organes de commande sont habituellement associés à une source de chaleur, tel l'organe de commande Cl à la résistance RH qui est par exemple une simple plaque chauffante Souvent un autre organe de commande est associé à une unité de cuisson tel un four comportant plus d'une source de chaleur, telle serait par exemple la commande des r 4 sis- tances RN et RM par un organe de commande unique Cp Un organe de 4 commande de température est aussi parfois prévu il est ici symbolisé par l'organe de commande Cq. Dans une forme de réalisation, ces organes de commande sont constitués par des commutateurs rotatifs multiposition dont la manoeuvre est identique aux commutateurs-rotatifs usuels prévus sur les appareils de cuisson classiques Toutefois ces commutateurs sont ici du type à courants faibles dans la mesure o ils ne commutent pas directement les résistances de chauffage des sources sur l'alimentation en puissance, mais se bornent à assurer un marquage sélectif d'entrées de l'unité de registres IR En ce but chaque pas de réglage prévu sur un organe de commande C, c'est-à-dire chaque position de commutateur rotatif correspond à une combinaison binaire différente préférablement de quatre- bits offrant donc dans l'exemple ici-choisi un maximum de seize Das de réglage par commutateur Le codage de ces combinaisons au niveau des commutateurs est classiquement réalisable sous forme de logique cablée et peut donc être analogue pour les différents commutateurs Une inter- face IF associée à chaque organe de commande C assure éventuellement la nécessaire alimentation en courant continu des organes et la mise à niveau des signaux binaires à transmettre à l'unité de registres d'entrée. L'unité de registres d'entrée IR est également conçue pour recevoir les signaux émanant de capteurs de mesure, tel le capteur de température CT présenté associé aux résistances Ra et Rm et prévu par exemple dans une enceinte de four L'interface IFS alors prévue entre l'unité de registres d'entrée IR et le capteur CT comporte en ce cas un convertisseur analogique-numérique non représenté permettant de convertir les signaux analogiques représentatifs des températures mesurées par le capteur CT en signaux binaires transmissibles aux regis- tres concernés de l'unité IR. L'unité de registres de sortie OR est conçue pour transmettre les ordres de connexion et de déconnexion à destination des bobines de commande RE et pour commander la signalisation d'informations par voie optique ou sonore à destination des utilisateurs, cette commande de signalisation ne sera pas développée plus avant ici. Un élément de registre OR est associé à chaque bobine de -5 - commande RE il est classiquement constitué par une bascule de mémori- sation B dont la sortie Q contrôle l'entrée de commande de l'élément de commutation A associé à la bobine de commande qu'il dessert et avec lequel elle forme une interface individuelle de contrôle d'alimentation de source de chaleur. Selon l'invention on mémorise en mémoire morte MM les programmes de chauffage liés aux diverses possibilités, ce qui permet diverses gammes de programme par simple changement de mémoire morte. En particulier il est possible de généraliser le réglage de puis- sance des sources par connexion périodique de la source à l'alimentation en courant alternatif en phase d'utilisation. En ce but on mémorise en mémoire morte MM les données prédéter- minées par le constructeur qui prévoient les durées de préchauffage à respecter pour les différentes sources et les rapports cycliques de chauffage, c'est-à-dire de connexion et de déconnexion en fonction de la source considérée, du pas de réglage affiché par l'utilisateur et éventuellement de la coopération de cette source avec une autre pour une même unité de cuisson. Dans le cas le plus simple d'une plaque chauffée par une résistance telle que Rl, l'utilisateur sélectionne un pas de réglage donné au moyen de l'organe de commande en puissance Cl qui active sélectivement certaines entrées de l'unité de registres d'entrée IR selon une combi- naison binaire correspondant à ce pas pour cet organe de commande, par exemple un codage 0011 pour le pas 4 de l'organe de commande. Le microprocesseur MP détecte la sélection effectuée par l'utili- sation au moyen de l'organe Cl et utilise la combinaison 0011 fournie par le commutateur Cl et l'adresse binaire propre à ce commutateur, telle 0001 pour Cl, pour adresser la mémoire morte MM de manière qu'elle fournisse les données binaires permettant: d'activer la ou les bascule(s) concernées, soit ici la bascule Bl contrôlant la résistance Rl, d'indiquer la durée de préchauffage et le rapport cyclique prévus pour ce pas et pour cet organe de commande. Ces données sont classiquement analysées par le microprocesseur MP qui charge sélectivement la mémoire vive VM et l'unité de registres de -6 - sortie OR en vue d'assurer le suivi et notamment les commandes alterna- tives de connexion et de déconnexion au rythme prévu et sous le contrôle de l'horloge H. On mémorise également en mémoire morte des données prédéterminées de temps maximal de fonctionnement en fonction de l'organe de commande en puissance C choisi et du pas choisi, de manière à couper l'alimentation en courant alternatif des sources en cas d'oubli, ce temps maximal étant classiquement de plusieurs heures et se réduisant par exemple en rela- tion inverse de la puissance affichée. De même dans le cas o le commutateur de puissance contrôle plusieurs sources associées en une unité de cuisson, les données de couplage électrique des sources sont mémorisées en mémoire morte et se traduisent physiquement par la commande simultanée d'autant de relais, avec éventuellement des phases de connexion et de déconnexion différentes pour les sources En effet l'unicité au niveau de l'organe de commande en puissance ne limite pratiquement pas la dissociation des: opérations de connexion et déconnexion au niveau des sources, c'est-à-dire des relais de commande, comme cela était le cas avec les dispositifs classiques. Egalement dans le cas d'appareil comportant une unité de cuisson thermostatique réglable en température au gré de l'utilisateur par l'in- termédiaire d'un organe de commande en température symbolisé ici par Cq et sous le contrôle d'un capteur de température CT, on mémorise en mémoire morte des données prédéterminées définissant la plage limite de variation de température pour le pas de réglage choisi, cette plage variant éventuellement en fonction de ce pas. Selon une variante de réalisation, l'unité de gestion permet une indication à l'utilisateur des choix éventuellement inadéquats par l'in- termédiaire de la signalisation évoquée plus haut et intervient en modifiant le réglage en puissance pour les choix exploitables, cette intervention conduisant par exemple à une modulation du rapport cyclique en fonction de la température atteinte par rapport aux limites de plage. La mémoire vive MV classiquement utilisée Dar le microproces- seur MP pour la mise en oeuvre des différents processus de chauffage permet également de mémoriser les données variables introduites par les 7 - utilisateurs dans ie cadre des programmes de chauffage, telle l'heure de démarrage du programme, sa durée et ses élements caractéristiques modu- lables, telle la température ou autre. REVENDICATIONS 1/ Système de commande des sources électriques de chaleur d'un appareil de cuisson à four et/ou plaques chauffantes suivant différentes options prédéterminées dont la sélection-est laissée au choix des utilisateurs, caractérisé en ce qu'il comporte: un ensemble (ALI) d'organes d'alimentation aptes à relier, selon diverses possibilités prédéterminées en fonction des options, les diverses sources électriques aux bornes d'alimentation en courant alter- natif de l'appareil, une pluralité d'organes manuels de commande (C) accessibles aux utili- sateurs et aptes à fournir sélectivement diverses combinaisons de signaux sous forme numérique en correspondance avec les différentes options prédéterminées une unité de gestion (UG) commune aux différentes sources et organisée autour d'un microprocesseur (MP) travaillant en temps réel sous le contr 8 le d'une horloge (H) et en association, par l'intermédiaire d'une liaison bus (LB), avec un ensemble de registres et de mémoires compre- nant notamment au moins une unité de registres d'entrées de données numériques (IR) relié aux sorties de signaux des organes manuels de commande (C) et d'éventuels capteurs de mesure (CT) associés aux sources électriques, au moins une unité de registres de sortie (OR) contrôlant sélectivement l'actionnement des organes d'alimentation par l'intermé- diaire d'interfaces individuelles reliées à ses sorties de données numé- riques, ainsi qu'une mémoire morte (MM) de programmes de chauffage liés aux diverses possibilités et une mémoire vive (MV) accessible en écriture aux utilisateurs, via au moins un organe manuel de commande (C), pour l'introduction d'informations variables dans le cadre des programmes de chauffage. 2/ Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: une pluralité de relais dont les contacts (re) aptes à relier, selon diverses possibilités prédéterminées en fonction des options, les diverses sources électriques aux bornes d'alimentation en courant alter- natif de l'appareil, une pluralité d'organes manuels de commande (CI accessibles aux utili- sateurs et aptes à fournir sélectivement diverses combinaisons de signaux sous forme numérique en correspondance avec les différentes options prédéterminées une unité de gestion (UG) commune aux différentes sources et organisée autour d'un microprocesseur (MP) travaillant en temps réel sous le contrôle d'une horloge (H) et en association, par l'intermédiaire d'une liaison bus (LB), avec un ensemble de registres et de mémoires compre- nant notamment au moins une unité de registres d'entrées de données numériques (IR) relié aux sorties de signaux des organes manuels de commande (C) et d'éventuels capteurs de mesure (CT) associés aux sources électriques, au moins une unité de registres de sortie (OR) contrôlant sélectivement l'alimentation des enroulements de commande (RE) des dif- férents relais par l'intermédiaire d'interfaces individuelles reliées à ses sorties de données numériques, ainsi qu'une mémoire morte (MM) de programmes de chauffage liés aux diverses possibilités et une mémoire vive (MV) accessible en écriture aux utilisateurs, via au moins un organe manuel de commande (C), pour l'introduction d'informations varia- bles dans le cadre des programmes de chauffage. 3/ Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes manuels de commande (C) sont du type à logique câblée faisant correspondre une combinaison binaire différente de signaux à chaque manoeuvre unitaire. V/ Système de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque organe manuel de commande (C) est constitué par un commutateur rotatif multiposition à courant faible, dans lequel les différentes positions correspondent chacune à une combinaison binaire différente d'un même nombre d'éléments binaires. / Système de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque interface individuelle de contrôle d'alimentation d'enrou- lement (RE) comporte un élément de commutation amplificateur (A) en série avec l'enroulement et au moins une bascule de mémorisation entrée de commande de l'élément de commutation. 6/ Système de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémoire morte (MM) comporte des données prédéterminées de durée de préchauffage et de rapport cyclique de chauffage pour les différents pas de réglage des sources électriques de chaleur réglables en puissance, lesdites données relatives à un pas pour une source étant adress 4 es par la combinaison binaire affichée par l'utilisateur au moyen de l'organe de commande (C) en puissance autorisant ce pas pour la source considérée. 7/ Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire morte (MM) comporte des données prédéterminées de temps maximal de fonctionnement de chaque source fonction de la source et du pas de réglage choisi. 8/ Système de commande selon la revendication 6 pour appareil comportant au moins une unité de cuisson associant au moins deux sources électriques de chaleur pour le chauffage de ladite unité caractérisé en ce que la mémoire morte (MM) comporte aussi des données prédéterminées de couplage desdites sources en fonction du pas de réglage choisi pour l'élément de cuisson. 9/ Système de commande selon la revendication 6 ou 8, pour appareil comportant une unité de cuisson thermostatique réglable en température au gré de l'utilisateur par l'intermédiaire d'un organe manuel de commande (Cq) et sous le contr 8 le d'au moins un capteur de température (CT) de la zone thermostatée, caractérisé en ce que la mémoire morte (MM) comporte de plus des données prédéterminées définissant au moins une plage limite de variation de température et en ce qu'un convertisseur analogique-numérique situé en sortie de capteur convertit sous forme binaire les signaux de sortie dudit capteur en vue de leur comparaison par l'unité de gestion avec la combinaison binaire caractéristique du choix de température fait par l'utilisateur par l'intermédiaire de l'organe manuel de commande de température de manière à moduler l'alimentation de la ou des sources électriques de ladite unité de cuisson établie selon le cycle fixé par le pas de réglage de l'organe de commande en puissance et ce en fonction du dépassement par valeur inférieure ou supérieure de la température par rapport à la plage limite prédéterminée.