Brevet FR2586115A1 — publié le 19870213

L'invention concerne un limiteur électronique de température de sécurité comportant un régulateur autocontrôlé et deux relais dont les contacts sont branchés en série, le régulateur comportant un générateur de valeurs réelles contenant un capteur de température, un générateur de valeurs de consigne et un commutateur à valeur de seuil en aval duquel est branché un circuit de déclenchement. Les limiteurs de température de sécurité sont utilises dans des générateurs de chaleur par exemple d'installations de chauffage, où on utilise un liquide, par exemple de l'eau, comme fluide caloporteur. Ce limiteur de température de sécurité est un dispositif qui délivre un signal servant à interromprel'app9rt d'énergie lorsque le liquide atteint une température limite. L'interruption de l'apport d'énergie est liée à un dispositif de verrouillage du circuit qui peut être ramené à l'état initial manuellement ou à l'aide d'un outil. Un régulateur électronique de température de sécurité du type indiqué plus haut est connu d'après l'imprime de la Société M.K. Juchheim : Elektronische selbstüberwachende Fenerraum-Tepperaturbegrenzer und Sicherheits - Teniperaturbegrenzer nach DIN 3440 und TRD 604, il .82 V (Limiteur électronique autocontrôlé de température de foyers et limiteur de température de securité selon la norme DIN 3440 et TRD 604, 11.82/V). L'invention a pour but de simplifier et de perfectionner le limiteur électronique de température de sécurité connu d'après l'état de la technique, de manière à permettre de faire -l'economie au moins du second régulateur utilisé dans ce limiteur. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que les deux relais sont commandés par un seul régulateur et que le signal de sortie d'un oscillateur constitue la valeur de consigne du circuit de réglage unique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente le schéma-bloc d'un limiteur électronique de température de sécurité - la figure 2 représente un schéma-bloc d'un commutateur à valeur de seuil - la figure 3 représente un schéma d'un circuit de commutation de charge a condensateurs ; et - la figure 4 représente un schéma-bloc d'un multivibrateur monostable. Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments sur toutes les figures. Le limiteur électronique de température de sécurité, représenté sur la figure 1, est constitué par un oscillateur 1, par deux transformateurs d'impédance 2, qui sont présents de façon facultative et sont par conséquent représentés par des lignes formées de tirets sur la figure 1, par un générateur de valeurs de consigne 3, par un générateur de valeurs réelles 4, par un commutateur à valeur de seuil 5, par un circuit 6 de commutation de charge à condensateurs, par un circuit de déclenchement 7 branché en aval du commutateur à valeur de seuil 5, par une touche de rappel 7' et par deux relais 8 et 9. Les composants 1 à 6 forment un régulateur. La touche de rappel 7' comporte deux organes de commutation 7'a et 7'b. Le premier relais est un relais de travail et possède une bobine de relais 8a et un contact de travail 8b.Le second re lais est est un reIais de verrouillage bistable et possède une bobine de relais 9a et un contact d'ouverture 9b. Ciaprès on considère comme valable l'hypothèse selon laquelle la masse est le potentiel de référence de ces appareils. En outre il est prévu également un appareil de commande 10 d'une source d'alimentation en énergie non représentée. Cette dernière est par exemple le brûleur d'une installa tion de chauffage. La sortie de l'oscillateur 1 est reliée par l'intermédiaire du premier transformateur d'impédance 2 prévu de façon facultative à l'entrée du générateur de valeurs de consigne 3, dont la sortie est raccordée, pour sa part, à une première entrée du commutateur à valeur de seuil 5. La sortie du générateur de valeurs réelles 4 est reliée à une seconde entrée du commutateur à valeur de seuil 5, dont la sortie est raccordée, par l'intermédiaire du second transformateur d'impédance 2 présent de façon facultative, aux entrées branchées en parallèle du circuit 6 de commutation de charge à condensateurs et du circuit de déclenchement 7. Le générateur de valeurs de consigne 3 est un diviseur de tension, qui est constitué par exemple par deux résistances R1 et R2 branchées en série, un pôle du circuit série R1 ; R2 étant raccordé à la masse.Le générateur de valeurs réelles 4 est également un diviseur de tension qui contient un capteur de température 11, qui est branché en série avec un circuit série qui est constitué par exemple au moins par une résistance R3 et par une diode D1. Le diviseur de tension D1 ; R3 ; 1l du générateur de valeurs réelles 4 est alimenté par une tension continue VCC, dont le pôle de référence est raccordé à la masse, un pôle du capteur de température îl étant raccordé à la masse et son autre pôle, relié au circuit série R3 ; Dl, constituant la sortie du générateur de valeurs réelles 4. Les deux transformateurs d'impédance 2 possèdentEngéne:a1'une constitution identique.Un pôle de la bobine de relais 8a est relié à la sortie du circuit 6 de commutation de charge à condensateurs, tandis que son autre pôle est raccordé à la masse. La sortie du circuit de déclenchement 7 est reliée par l'intermédiaire du contact d'ouverture du premier organe de commutation 7'a à un premier pôle de la bobine de relais 9a, et la tension d'alimentation Vcc est appliquée par l'intermédiaire du contact d'ouverture du second organe de commutation 7'b au second pôle de la bobine de relais 9a. Dans l'hypothèse selon laquelle le relais 9 est un relais à rémanence, le contact de fermeture du premier organe de commutation 7'a relie la tension continue V au premier pôle de la CC bobine de relais 9a et le contact de fermeture du second organe de commutation 7'b relie la masse au second pôle de la bobine de relais 9a.Une autre tension d'alimentation V'CC, par exemple une tension alternative à 220 V, alimente l'appareil de commande 10 par l'intermédiaire des contacts 8b et 9b, branchés en série, des deux relais 8 et 9. Le signal de sortie de l'oscillateur 1 peut posséder une forme de courbe caractéristique quelconque. Dans une réalisation préférée, il est rectangulaire. Dans ce cas l'oscillateur 1 est un multivibrateur astable et peut posséder par exemple la constitution indiquée dans le Linear Databook, pages 5-47, National Semiconductor Corporation. Les deux transformateurs d'impédance 2, qui sont branchés en aval de l'oscillateur 1 et des commutateurs à valeur de seuil 5, sont des amplificateurs connus en soi réalisés par exemple chacun au moyen d'un amplificateur opérationnel et qui possèdent un facteur d'amplification respectif égal à un. Dans une forme de réalisation préférée, le commutateur à valeur de seuil 5 contient un comparateur et est constitué conformément à la figure 2. Le circuit de déclenchement 7 est par un exemple un multivibrateur monostable, dont le schéma est représenté sur la figure 4. Le commutateur à valeur de seuil 5 , représenté sur la figure 2, contient un comparateur 12 qui est alimenté par la tension continue VCC et dont la sortie est également alimentée, par l'intermédiaire d'une résistance R4, par la tension continue Vcc. La première entrée du commutateur à valeur de seuil 5 est raccordée par l'intermédiaire d'une résistance R5 à l'entrée non inverseuse et sa seconde entrée est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R6 à l'entrée inverseuse du comparateur 12, dont la sortie constitue simultanément la sortie du commutateur à valeur de seuil 5. L'entrée inverseuse du comparateur 12 est en outre raccordée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur C1.Le circuit 6 de commutation de charge à condensateurs, qui est représenté sur la figure 3, est constitué par deux condensateurs C2 et C3, trois transistors T1 à T3, trois diodes D2 à D4 et trois résistances R7 à R . Les deux transistors T1 et T2 sontpar exem 9 ple des transistors NPN et le transistor T3 est par exemple un transistor PNP. Les deux transistors T2 et T3 sont branchés selon un montage symétrique et sont commandés par un préamplificateur T1 ; R7, qui est constitué par le transitor T1 et par la résistance R7 En d'autres termes, le collecteur du transistor T1 est raccordé directement à la base du transistor T2 et à la base du transistor T3, et les émetteurs des deux transistors T2 et T3 sont reliés entre eux.Une autre tension continue V''cc, dont le pôle de ré CC' férence est raccordé à la masse, alimente par l'intermédiaire de la résistance R8 le collecteur du transistor T1 et par l'intermédiaire de la résistance Rg le collecteur du transistor T2, tandis que l'émetteur du transistor T1 et le collecteur du transistor T3 sont raccordés respectivement à la masse. l'entrée du circuit 6 de commutation de charge à condensateurs est reliée par l'intermédiaire de la résistance R7 à la base du transistor Tl, et sa sortie est formée par un pôle, à savoir l'anode,de lapre- mière diode D2, qui est en outre également raccordée à la masse par l'intermédiaire d'un circuit parallèle C3 ; D4, qui est constitué par le condensateur C3 et la diode D4. L'autre pôle, à savoir la cathode, de la première diode D2 est raccordé par l'intermédiaire du condensateur C2 aux émetteurs des transistors T2 et T3, c'est-à-dire à la sortie du circuit symétrique T2 ; T3, et par l'intermédiaire de la seconde diode D3 à la masse, la cathode de la diode D2 étant reliée à l'anode de la diode D3. Le multivibrateur monostable représenté sur la figure 4 est constitué par un amplificateur opérationnel 13, qui est alimenté par la tension continue Vcc, par un transistor NPN T4, par un transistor PNP T5, par une diode D5, par un condensateur C4 et par sept résistances R10 à R16. L'entrée du multivibrateur monostable est raccordée par l'intermédiaire de la résistance R10 à la base du transistor T4 et sa sortie est reliée par l'intermédiaire de la résistance R16 à l'émetteur du transistor T5. La résistance R12 et le condensateur C4 forment un premier diviseur de tension, qui est un circuit RC, auquel cas un pôle du condensateur C4 est raccordé à la masse. Les résistances R13 et R14 forment un second diviseur de tension, un pôle de la résistance R14 étant raccordé à la masse.Les deux diviseurs de tension R12 ; C 4 et R13 ; R14 sont alimentés par la tension continue Vcc. Le pôle commun de la résistance R12 et du condensateur C4 est raccordé d'une part par l'intermédiaire de la résistance R11 au collecteur du transistor T4 et d'autre part directement à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel 13 et, par l'intermédiaire d'un circuit série formé d'une diode et d'une résistance D5 ; R15, à la sortie de l'amplificateur opérationnel 13. Le circuit série D5 ; R15 formé d'une diode et d'une résistance est constitué par la résistance R15 et par la diode D5, la cathode de la diode D5 étant située sur le côté de la sortie de l'amplificateur opérationnel 13. Cette sortie est en outre raccordée à la base du transistor T5.Le pôle commun des résistances R13 et R14 est relié à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 13. L'émetteur du transistor T4 et le collecteur du transistor T5 sont raccordés à la masse. Les résistances Rlo et R11 ainsi que le transistor T4 constituent un commutateur d'entrée R10 ; T4 ; R11. Le transistor T5 et la résistance R16 représentent un commutateur de sortie T5 ; R 16 L'amplificateur opérationnel 13 est couplé par réaction par l'intermédiaire du circuit série D5 ; R15 for- mé d'une diode et d'une résistance. Le circuit représenté sur la figure 1 contient un seul régulateur autocontrôlé qui commande les deux relais 8 et 9 et dont la valeur de consigne constitue le signal de sortie de l'oscillateur 1. Le relais de travail 8 est commandé par ce régulateur, par l'intermédiaire du circuit 6 de commutation de charge à condensateurs et le relais bistable de verrouillage 9, par ce même régulateur, par l'intermédiaire du circuit de déclenchement 7. Le terme "autocontrôlé" signifie que des défauts des composants, qui agissent sur le côté non sûr, peuvent être identifiés de façon automatique. Afin d'obtenir cela, un signal dynamique, c'est-à-dire un signal continu variable présent sur la sortie de l'oscillateur 1, est utilisé en tant que valeur de consigne pour le régulateur. Ceci permet d'aboutir à ce que les niveaux varient à l'intérieur du circuit de réglage pendant le fonctionnement normal, tandis qu'ils restent constants dans le cas d'un défaut. Ceci permet d'identifier le défaut. Le capteur de température 11, qui est par exemple un capteur au Ni à 1000 ohms, permet de mesurer la tem pérature du liquide, par exemple la température de la chaudière d'une installation de chauffage. La résistance du capteur fait partie du diviseur de tension D1 ; R3 11, qui constitue le générateur de valeurs réelles 4 du régulateur (voir figure 1) et qui produit une valeur de tension UF, correspondant à la température du liquide, à la sortie du générateur de valeurs réelles 4, UF étant un signal de tension continue.Si la température limite admissible du liquide est égale par exemple à llO"C, alors, par exemple en tenant compte des valeurs de tolérance des capteurs de température 11 et du système électronique, la valeur de UF est choisie égale au maximum à 5,5 V à 108 C et au minimum à une valeur de court-circuit de 4,24 V à - 10 C. La diode D1 située dans le générateur de valeurs réelles 4 sert à réaliser la compensation de temptrature ainsi que la réduction de l'influence de variations de tension, de sorte que la valeur de consigne et la valeur réelle du régulateur ont, dans ce contexte, des variations parallèles et sont soumises à des variations de même ampleur.L'oscillateur 1 produit le signal dynamique, qui est subdivisé, du point de vue de la tension, dans le générateur de valeurs de consigne 3, par le diviseur de tension R1 ; R2. Si le signal dynamique est de forme rectangulaire, comme cela a déjà été mentionné, l'oscillateur 1 est un multivibrateur astable et sa tension rectangulaire de sortie US possède, pendant sa durée d'impulsion une valeur maximum de par exemple 10,5 V, qui est une valeur de consigne limite correspondant à la température limite du liquide, et possède, pendant l'absence de l'impulsion, une valeur minimale de par exemple 8,1 V, qui correspond à une valeur de consigne de test de court-circuit. Les valeurs extrêmes, associées à ces deux valeurs 10,5 V et 8,1 V, de la tension rectangulaire UR à la sortie du générateur de valeurs de consigne 3 sont par exemple 5,5 V et 4,24 V et sont par conséquent égales à la valeur maximale ou à la valeur minimale prédéterminée de la tension UF à la sortie du générateur de valeurs de consigne 4. Pour des questions d'autocontrdle, c'est-à-diredel'identification de défauts, les valeurs de UF et UR sont choisies de manière qu'elles soient toutes les deux toujours inférieures a VCC/ 2, Vcc représentant la tension d'alimentation de l'oscillateur 1, du transformateur d'impédance 2 et du générateur de valeur de consigne 4. VCC est égale par exemple a 12 V. Dans l'état de fonctionnement normal, la valeur réelle fournie par le régulateur, c'est-à-dire la va leur de la tension UF, se situe entre la valeur maximale de 5,5 V et la valeur minimale de 4,24 V de la valeur de consigne "rectangulaire", c'est-å-dire de la tension de forme rectangulaire UR. La tension de sortie Uv du commutateur à valeur de seuil 5 est également de forme rectangulaire et possède une valeur maximale qui est de l'ordre de grandeur de la valeur VCC de la tension d'alimentation du commutateur à valeur de seuil 5 et est par exemple égale à 10,5 V, et une valeur minimale de O V.La tension de sortie rectangulaire Uv du commutateur à valeur de seuil 5 réalise une modification de charge permanente des condensateurs C2 -et C3 contenus dans le circuit 6 de commutation de charge à condensateurs (voir figure 3). Pendant l'absence des impulsions de la tension de forme rectangulaire Uv, le condensateur C2 est chargé par l'intermédiaire de la résistance Rg, du transistor T2 et de la diode D3, par la tension d'alimentation V"CC, qui est égale par exemple à 20 V. La bobine 8a du relais de travail 8 reçoit alors son énergie à partir du condensateur C3.Pendant la durée des impulsions de la tens-ion de forme rectangulaire Uv, le condensateur C2 se décharge par l'intermédiaire du transistor T3, de la diode D2 et du condensateur C3, de sorte que ce dernier est à nouveau chargé. Dans ce cas la bobine 8a reçoit son énergie des deux condensateurs C2 et C3. Par conséquent le relais de travail 8 est en permanence attiré et la tension d'alimentation V'CC (voir figure 1) alimente en permanence l'appareil de commande 10 par l'intermédiaire du contact de fermeture 8b alors fermé et du contact d'ouverture 9b. Le relais de verrouillage 9 n'est jamais actionné étant donné que le condensateur C4 situé dans le circuit de déclenchement 7 (voir figure 4) est toujours à nouveau déchargé par l'intermédiaire de la résistance R etdutransistor T4 pendant la durée des impulsions 11 de la tension de forme rectangulaire Uv, avant que sa tension atteigne une valeur qui amène l'amplificateur opéra tionnel 13 branché en aval, à commuter. Si la température du liquide dépasse sa valeur limite ou bien s'il se produit une rupture dans le capteur de température 11, la valeur réelle de la tension UF est toujours supérieure à la valeur de consigne de la tension de forme rectangulaire UR de sorte que la tension de sortie V du commutateur à valeur de seuil 5 est en permanence égale à 0 V. Alors le condensateur C3 situé dans le circuit 6 de commutation de charge à condensateurs (voir figure 3) n'est plus à nouveau chargé par une décharge du condensateur C2. Le relais de travail 8 retombe et débranche l'appareil de commande 10 à l'aide du contact de fermeture 8b maintenant ouvert (voir figure 1). Ceci interrompt l'envoi d'énergie au brûleur de l'installation de chauffage.Simultanément le transistor T4 situé dans le circuit de déclenchement 7 (voir figure 4) est bloqué en permanence, de sorte que le condensateur C4 ne peut plus se dUcharger par l'intermBdiaire de la résistance R11 et du transistor T4. Le condensateur C4 est chargé par la tension d'alimentation VCC par l'intermédiaire de la résistance R12. Si la tension aux bornes du condensateur atteint la valeur de seuil appliquée à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel 13 et déterminée par le diviseur de tension R13 ; R14, la tenslon de sortie de l'amplificateur opérationnel 13 est commutée, le transistor T5 devient conducteur et applique par conséquent la tension VCC à la bobine 9a du relais de verrouillage 9. Ce dernier est attiré et reste attiré étant donné qu'il s'agit d'un relais à rémanence. Le contact d'ouverture 9b s'ouvre de sorte que l'appareil de commande 10 est maintenant séparé de la tension d'alimentation V'cc par deux contacts de relais 8b et 9b ouverts. Le relais de verrouillage 9 peut être ramené manuellement à l'état initial uniquement à l'aide de la touche de rappel 7' de sorte que non seulement l'appareil de commande 10 et par conséquent également le dispositif sont débranchés par le relais de travail 8, mais que également le relais de verrouillage 9 est verrouillé. Si après la commutation du relais 9, on actionne la touche de rappel 7', la bobine de relais 9a est traversée par le courant dans le sens inverse et le relais 9 revient dans sa position initiale.Grâce à la présence du circuit série D5 , R15 formé d'une diode et d'une résistance, l'amplificateur opérationnel 13 revient dans son état initial dès que le transistor T4 devient à nouveau conducteur et que le condensateur C4 s'est à nouveau suffisamment déchargé, c'est-à-dire qu'il fonctionne dans ce cas à la manière d'un multivibrateur monostable. Dans le cas d'un court-circuit dans le capteur de température 11, la valeur réelle de la tension UF tombe à une valeur qui est -en permanence inférieure à la tension de consigne de forme rectangulaire UR, de sorte que la tension de sortie Uv du commutateur à valeur de seuil 5 est égale en permanence à la tension de 10,5 V. Le condensateur C2 situé dans le circuit 6 de commutation de charge du condensateur (voir figure 3) ne se charge plus, étant donné que le transistor T2 est bloqué en permanence, et ne peut par conséquent également plus charger le condensateur C3, au moyen de sa décharge. Par conséquent le relais de travail 8 retombe et débranche, par son contact de fermeture 8b alors ouvert, l'appareil de commande 10 (voir figure 1). Par conséquent il ne se produit cette fois aucun verrouillage étant donné que, comme l'on a Uv = 10,5 V, le transistor T4 situé dans le circuit de déclenchement 7 (voir figure 4) est en permanence conducteur et que le condensateur C4 de ce circuit se décharge par conséquent complètement. REVENDICATIONS 1. Limiteur électronique de température de sécurité comportant un régulateur autocontrôlé (1 à 6) et deux relais (8, 9), dont les contacts sont branchés en série, le régulateur comportant un générateur de valeurs réelles (4) contenant un capteur de température, un générateur de valeurs de consigne (3) et un commutateur à valeur de seuil (5) en aval duquel est branché un circuit de déclenchement (7), caractérisé en ce que les deux relais (8, 9) sont commandés par un seul régulateur et que le signal de sortie d'un oscillateur (1) constitue la valeur de consigne du circuit de réglage unique. 2. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des deux relais (8, 9) est commandé par le régulateur par l'intermédiaire d'un circuit (6) de commutation de charge à condensateurs contenu dans le régulateur. 3. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit (6) de commutation de charge à condensateurs contient deux transistors (T2, T3), qui sont branchés selon un montage symétrique et sont commandés par un préamplificateur (T1 ; R7), la sortie du circuit symétrique (T2 ; T )étant reliée par l'intermédiaire d'un condensa 3 teur (G2), qui est raccordé à la masse par l'intermédiaire d'une seconde diode (D3), à un pôle d'une première diode (D2), dont l'autre pôle est raccordé à la masse par l'intermédiaire du montage en parallèle (C3 ; D4) d'un autre condensateur (C3) et d'une autre diode (D4). 4. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les entrées du circuit de déclenchement (7) et du circuit (6) de commutation de charge à condensateurs sont branchées en parallèle et que la sortie du circuit de déclenchement (7) commande l'autre des deux relais (8, 9). 5. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre relais (9) est un relais bistable. 6. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 5, caractérisé en ce que le relais bistable est un relais à rémanence. 7. Limiteur électronique de température de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement (7) est un multivibrateur monostable. 8. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 7, caractérisé en ce que le multivibrateur monostable est constitué par un commutateur d'entrée (R10 ; T4 ; R11), par deux diviseurs de tension (R12 ; Cq et R13 ; R14), dont l'un est un crcuit RC, par un amplificateur opérationnel (13), couplé par réaction par l'intermédiaire d'un circuit série (D5 ; R15) formé d'une diode et d'une résistance, et par un commutateur de sortie (T5 ; R16). 9. Limiteur électronique de température de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le commutateur à saleur de seuil (5) contient un comparateur (12). 10. Limiteur électronique de température de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'oscillateur (1) est un multivibrateur astable. 11. Limiteur électronique de température de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un transformateur d'impédance (2) est branché en aval de l'oscillateur (1) et/ou du commutateur a valeurs de seuil (5). 12. Limiteur électronique de température de sécurité selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque transformateur d'impédance (2) est un amplificateur, qui possède un facteur d'amplification égal à un.