Brevet FR2563348A1 — publié le 19851025

L'invention est relative à des installations décentralisées de programnation et de régulation ae grandeur physique, notamnent de température, volume, niveau, aébit, et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, les instal- lations de chauffage électrique ou individuel situées nais non exclusivement dans des locaux d'habitation, bureaux, ateliers, écoles, administrations dont les périodes d'occupation sont prévisibles. Il convient, avant d'aborder les dispositions principales de l'invention, de rappeler les difficultés rencontrées à l'occasion de la gestion d'un groupe d'éléments chauffants tel que, par exemple, un groupe de convecteurs électriques pour le chauffage d'une habitation. Les systèmes de chauffage connus et utilisés à ce jour, permettent géné- ralement une régulation individuelle de chaque élément chauffant grâce à un thermostat que l'on peut régler à volonté. Si l'on désire économiser l'énergie, il est nécessaire de corriger manuellement, plusieurs fois par jour, la consigne de régulation de chaque élément chauffant en fonction de l'utilisation de chaque pièce. En outre, il est bien sOr impossible de modifier le réglage, par exemple dans le sens d'une augmentation de température, avant l'arrivée de toute personne dans le local. I1 en résulte quelque inconfort. Les "horloges" permettent une programnation journalière ou hebdomadaire du temps de coupure d'un ou plusieurs circuits électriques. Dans ce cas, les éléments chauffants régulent sur leur consigne manuelle en dehons des heures de coupures, en revanche, il y a perte de contrôle de la température pendant les heures de coupures. D'autres systèmes assurent une régulation centralisée de la température, donc non différenciée de pièce à pièce, à partir d'une mesure ae température "moyenne" effectuée par une sonde plus ou moins judicieusement placée dans l'habitation. On ne désire pas la même température dans la cuisine et dans la salle de bain et on ne séjourne pas aussi longtemps dans la deuxième que dans la premiere. I1 faut aussi souligner la complexité du montage d'un système centrals, surtout sur des installations plus anciennes. L'invention a pour but principal, notamment dans le cas de son applica tion au chauffage de l'habitat, un contrôle permanent, prograï!mé sur une semai- ne, de la température de chaque pièce, indépendamment des autres pièces avec pour double objectif un minium de consommation atenergie et un maximum de confort, sans avoir à recourir quotioiennement aux mêmes gestes, aux mêmes heures. Un autre but de l'invention est de limiter les frais d'installation d'un programmateur, notamment sur les systèmes de chauffage existants. Un dernier but enfin est d'assurer une bonne protection du programme enregistré dans chaque bottier programmable. L'installation selon l'invention, est caractérisée par l'association d'un bottier de commande programmable à chaque élément générateur, dont il contrdle la mise en service ou hors service, en fonction, premièrement, de l'infornation fournie par un capteur, deuxièmement, ce connées temporelles fournies par une horloge et, troisièmement, de couples "heure-consigne" préprogrammés par l'utilisateur et mémorisés dans le bottier. Le programme établi de préférence pour une semaine de fonctionnement est cyclique avec une période de récurrence d'une semaine. Lorsque le bottier de commande est pro grammé, c'est la consigne de régulation qui évolue en fonction du jour et de l'heure. Ce bottier de commande programmable est inséré sur le câble d'alimen- tation de l'élément générateur. Il ouvre ou ferme le circuit d'alimentation en fonction de décisions consécutives à une suite ae comparaisons entre les données fournies par le capteur et la consigne programmée correspondant à l'heure courante fournie par une horloge intégrée au bottier. Un interrupteur permet, par basculement, le passage en commande manuelle de l'élément générateur en cas de besoin. La sonde peut être soit intégrée au bottier, soit extérieure, reliée à celui-ci par 2 conducteurs. Le bottier programmable est équipé, de préférence, d'un connecteur des tiné à recevoir une interface de dialogue qui est de ce fait amovible, du type clavier affichage par exemple, qui permet à l'utilisateur l'écriture du programme me, sa relecture, sa modification et la vérification de son exécution. L'invention est donc apte à asservir en permanence sur une consigne évolutive en fonction du temps, programmée par l'utilisateur, des grandeurs physiques mesurées, par exemple la température. Sa modularité procure une indépencance totale de chaque élément d'une installation, donc, notamment, s'agissant d'un chauffage une optimisation très poussée de la consommation c'énergie tout en garantissant un maximum de confort. La modularité est également un atout économique majeur, puisqu'il est possible d'équiper une partie seulement des éléments de l'installation et de faire évo- luer l'éauipement propressivement. L'installation d'un module de programmation est simple, son démontage également. L'interface de dialogue peut être déconnectée du bottier de commande programmable. Ceci constitue un élément de protection contre les altérations du programme et un facteur économique favorable puisqu'il suffit d'une seule interface de dialogue pour programmer tous les bottiers de commande d'une installation La programmation est simple, assistée par un microprocesseur. D'autres caractéristiques de l'invention seront encore mises en évidence au cours de la description qui suit en égard aux dessins ci-annexés, lesquels descriptions et dessins sont, bien entendu donnés, surtout à titre d'indication. La figure 1 montre un exemple d'installation de programmation et de régulation montée sur un élément chauffant dans une pièce d'habitation. La figure 2 montre le détail du circuit électrique modifié pour l'insertion de l'invention. La figure 3 montre l'installation d'un élément chauffant équipé d'origine par l'invention. La figure 4 montre le synoptique des circuits électroniques constituant un exemple de réalisation du procédé. Se proposant par exemple de réaliser une installation programmable de régulation d'élément chauffant électrique 1 dans un local d'habitation, conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention, on lui fera Comporter un bottier 2 et une sonde de température 3 judicieusement disposée sur l'un des murs de la pièce et reliée à 2 par un câble deux conducteurs de petite dimension facilement dissimulable. Le bottier 2 est lui-même, soit fixé sur l'élément chauffant, soit sur le mur par deux vis dans le fond du boîtier La figure 2 donne des détails sur la modification très simple du montage électrique qu'entratne l'installation programmable. Le Pâble 4 qui, à l'origine alimente directement l'élément chauffant est dérivé vers le boîtier 2 et un autre câble 5 est nécessaire partant du bottier de raccordement secteur 6 pour arriver lui aussi au bottier 2. La figure 3 montre le cas de l'utilisation dlura ment chauffant équipé d'origine du bottier programmable. De flefle que sur la figure 2 est représentéc l'interface de dialogue 7, son câble 9 et son Connecteur 8 qui la rena asovi- ble. En l'absence de 7, aucune modification accidentelle ou malveillante du programme n'est possible. La figure 4 donne à titre d'exemple, le synoptique d'un mode de réalisa- tion du boftier de commande programmable. En 3, le capteur fournit une grandeur électrique proportionnelle à la température ambiante. Cette grandeur électrique est conditionnée par un amplificateur 20 avant d'entre convertie en code numérique par un convertisseur analogique numérique 21. Le résultat de la conversion est appliqué à un microcontrôleur 22 qui assure essentiellement les fonctions suivantes a) horloge (jour de la semaine, heure, minute) b) comparaison entre la mesure de la grandeur à asservir, notamment la température, et la consigne, préalablement mémorisée dans ses registres internes, relative à l'heure courante. c) fermeture-ou ouverture d'un interrupteur 24 en fonction de la déci- sion consécutive à la comparaison mentionnée ci-dessus. L'interrupteur 24 est de préférence électronique du type TRIAC commandé par un circuit 23 au passage à zéro de la tension du réseau électrique, ceci ayant pour but une meilleure fiabilité et une réduction oes rayonnements électromagnétiques dus aux commutations. En position fermée, l'interrupteur 25 court-circuite l'interrupteur 24, inhibant ainsi toute action du microcontrôleur. La tension est appliquée en permanence au circuit d'utilisation 1, c'est la position "commande manuelle". Si le circuit d'utilisation 1 est doté d'un thermostat manuel, la régulation est alors assurée par ce dernier. Le microcontroleur 22 a, pour autre fonction, la gestion de l'interface de dialogue 7, lorsqu'il est connecté. Il assure la mise en mémoire, l'affichage et la correction, des couples "heure, consigne" dans ses propres registres internes, à partir des indications fournies par l'utilisateur via le clavier 7. En fonctionnement normal, si l'interface de dialogue 7 est connectée, l'affichage indique l'heure (jour de la semaine, heure et minutes) ainsi que la température ambiante. L'appui sur une touche de 7, permet de visualiser la consigne programmée correspondant à 1 'heure courante. L'ensemble est alimenté directement sur le réseau électrique à travers un redresseur-régulateur 27. En cas d'absence de tension sur le réseau électrique, une batterie tampon 26 fournit l'énergie au microcontrôleur qui conserve ainsi les données programmées par l'utilisateur et entretient l'horloge. Le microcontrôleur est de préférence en technologie CHIOTS dont la particularité est de consommer très peu d'énergie. La batterié est rechargée par le redresseurrégulateur 27 lorsqu'il est alimenté. Les applications de l'installation de programmation et de régulation sont multiples ; un certain nombre d'entre elles sont énumérées ci-après à titre d'exemple a) asservissement programmé du débit de pompes, b) asservissement programmé de distribution d'aliment au bétail c) délestage de circuit en fonction d'un niveau, d'un courant, d) asservissement programmé des feux de circulation dans les villes, e) asservissement programmé de l'hygrométrie (de l'air, du sol...) f) asservissement programmé de four, étuve, g) asservissement programmé de chambre froide, h) asservissement programmé de chauffage de piscine, i) protection de bâtiment, j) asservissement programmé de la cuisson d'aliments, k) asservissement programmé de transformation de matière, 1) asservissement programmé de chauffage dans les locaux d'habitation principale ou secondaire - locaux commerciaux - écoles - locaux administratifs bureaux - salles de sports - hôtels - etc... Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précè- de, l'invention ne se limite nullement à ceux de ces modes d'applications, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celle de réunir deux ou trois composantes en une seule ou de mettre ls microcontrôleur dans l'interface de dialogue et de remplacer le microcontroleur du bottier de commande programmable par un comparateur numérique recetl2nt, d une part, les informations du convertisseur analogique-nuérIque et d'autre part les consignes mémorisées en RAM, laquelle est adressée par un compteur faisant office d'horloge. REVENDICATIONS 1- Installation ae programmation et de régulation caractérisée d'une part, par un boiter (2) essentiellement constitué par la conbinaison nouvelle de sous-ensembles assurant l'asservissement per ent d'une granoeur physique, par exemple la température, sur une consigne variable, programmée en fonction au temps et d'autre part, une interface ae dialogue (7), la dite interface étant mise en relation avec le boitier (2) de façon non permanente. 2- Installation ae programmation et de régulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que, une seule interface ce dialogue t7) peut être commutée de préférence par câble (9) et connecteur (ti) pour programmer une pluralité de boîtiers (2). 3- Installation ae programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que chaque bottier (2) est équipé extérieurement ou intérieurement d'un capteur (3). 4- Installation de programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le boiter (2) commande individuellement des éléments chauffants (1) a'un local d'habitation permettant à chaque pièce d'être gérée ae façon indépendante et personnalisée. 5- Installation de programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie boîtier (2) de l'in- vention est intégrée d'origine dans des éléments chauffants (1). 6- Installation ae programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le programme de chaque élément chauffant (1) est modifiable à volonté par l'interface ae dialogue mobile (7), ce programme est sauvegardé en cas de coupure de secteur par un accumulateur 7- Installation de programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'interface ae dialogue amovible (7) est maintenu en place sur l'un quelconque des boliers (2), affiche l'heure, le jour et la température ambiante. 8- Installation de programmation et de régulation selon l'une quelconque des revenaications 1 à 7, caractérisée en ce que la mise sous tension et hors tension de l'élément sous contrôle, par exemple élément chauffant (1) se fait au zéro de courant de manière à engencrer ni parasitage, ni surcharge brusque sur le réseau par l'intermédiaire d'un triac (24). 9- Installation ce programmation et de régulation selon l'une quelconque des revandications 1 à 8, caractérisée en ce qu'il est prévu un inverseur 25 placé sur le boltier (2) pour redonner son indépendance à l'élément (1) sous contrôle et ceci sans destruction du programma. 10- Installation de programmation et de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'interface de de dialogue mobile est entièrement passive, son alimentstion et sa gestion étant prévues au niveau du microcontrôleur de chacun des boîtiers de commande programmable.