Brevet FR2596857A1 — publié le 19871009

i. La présente invention concerne un circuit électrique et, plus particulièrement, un circuit dont le fonctionnement permet de détecter la quantité de glace accumulée dans le bac à glace d'un appareil de réfrigération fabriquant automatiquement de la glace. De nombreux dispositifs modernes de réfrigération qu'on utilise dans l'industrie et dans les ménages comprennent des dispositifs de fabrication automatique de glace qui déposent des tubes de glace dans un bac de stockage. Un moyen de contrôle 10 de la sortie de tels dispositifs de fabrication de glace est nécessaire pour permettre le regarnissage en glace pour remplacer la glace consommée, et pour éviter une surproduction du mécanisme. De nombreuses réalisations, de tels contrôles font appel à un moyen de pesage du bac à glace ou à des capteurs du type à palette qui détectent la hauteur de l'empilage de cubes de glace. Bien que ces dispositifs donnent généralement satisfaction, il est souhaitable de disposer d'un meilleur détecteur du niveau 2. du bac à glace qui commande la machine de fabrication de glace et fonctionne sans parties mobiles. Selon la présente invention, on prévoit un circuit pour le détecteur d'un bac à glace qui permet la détection de la quantité de glace présente dans un bac en utilisant un faisceau de lumière infrarouge qui est interrompu lorsque le bac est entièrement rempli. Le circuit commande automatiquement le dispositif de fabrication de glace de manière à maintenir la quantité désirée de cubes. Bien qu'on connaisse dans la technique des 10 circuits interrupteurs de lumière, le circuit de la présente invention est conçu efficacement pour assurer la fonction qu'on lui destine et emploie des composants peu coûteux qu'on peut se procurer facilement. De manière à éviter un mauvais fonctionnement par suite d'une interruption temporaire du faisceau lumi15 neux, le circuit comporte une fonction à retard temporel. Le circuit comprend en outre un moyen pour éviter un fonctionnement incorrect dû à la lumière ambiante, et incorpore un mécanisme pour un essai rapide du circuit pendant la fabrication ou lors d'un diagnostic effectué sur place pour la recherche de l'ori20 gine d'un mauvais fonctionnement. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif 25 de fabrication automatique de glace; La figure 2 est un schéma sous forme de blocs des diverses parties fonctionnelles du circuit de la présente invention; et La figure 3 est un schéma détaillé du circuit de la 30 présente invention. En liaison plus particulièrement avec la figure 1, un appareil de réfrigération 10 comporte un dispositif de fabrication automatique de glace comportant un orifice de décharge 14. Pour que l'appareil de réfrigération 10 fonctionne automatique35 ment, il est nécessaire de prévoir un moyen pour commander la 3. sortie du dispositif de fabrication de glace de façon à obtenir de la glace lorsqu'on en a besoin, mais à ne pas faire déborder le bac à glace 16. Selon la présente invention, une telle commande est fournie par un émetteur infrarouge 18 et un photodétec5 teur sensible à l'infrarouge qui sont montés sur les parois opposées à l'intérieur du bac à glace 16. Lorsque l'empilage de cubes de glace se trouve au-dessous de la ligne de vision 12 entre l'émetteur 18 et le photodétecteur 20, le dispositif de fabrication de glace est actionné pour qu'il produise des cubes. 10 Cette action se poursuit jusqu'à ce qu'il y ait interruption du faisceau lumineux infrarouge, instant auquel la fabrication de la glace est arrêtée. L'émetteur 18 et le photodétecteur 20 sont commandés par le circuit 22 du capteur du bac à glace. Les composants constituant le circuit 22 sont décrits ci-dessous en 15 détail. La figure 2 est un schema sous forme de blocs des diverses parties du circuit 22, alors que la figure 3 est un schéma détaillé du circuit, représentant chacun des composants. Le circuit 22 comporte trois circuits principaux: une alimenta20 tion 24, un circuit 26 d'attaque d'émetteur IR et un circuit de détection 28, tous ces circuits étant de préférence montés sur une même plaquette 34 à circuits imprimés. Comme représenté en figure 3, l'alimentation 24 comprend un transformateur abaisseur 30 connecté aux broches d'une 25 barrette de raccordement 32 montée sur la plaquette 34. L'énergie du transformateur abaisseur 30 est appliquée à un redresseur biphasé en pont 36, dans lequel elle est transformée en tension à courant continu ayant une valeur moyenne légèrement supérieure à 12 volts. Des condensateurs de filtrage 37 et 38 30 sont utilisés pour diminuer les ondulations du signal redressé. Un filtrage supplémentaire et une commande de tension sont assurés par un régulateur de tension 40 monté sur circuit intégré. Une diode 41 permet d'inhiber les pointes de sens négative qui peuvent être produites par les circuits connectés à 35 l'alimentation 24. 4. Un circuit 26 d'attaque IR emploie une minuterie 42, "555 ", bien connue qui, avec des composants supplémentaires, est utilisée dans le circuit 26 en oscillateur 44 mettant en oeuvre un transistor d'attaque 54. La minuterie 42 fonctionne en 5 contrôlant la valeur de la charge d'un condensateur extérieur de séquencement 46. La sortie de la minuterie 42 est haute lorsque le condensateur 46 se charge, ce qui se traduit par circulation d'un courant dans une résistance 48. Une diode 50 est montée de façon que la charge de condensateur 46 n'ait lieu que par l'intermédiaire de la résistance 48 par contournement d'une résistance 52. Dès que le condensateur 46 atteint approximativement les deux tiers de la tension de l'alimentation, la sortie de la minuterie 42 passe au niveau bas, et la minuterie entre dans un mode de marche avec décharge du condensateur. Le condensateur 46 se décharge dans la résistance 52. La présence de la diode 50 se traduit par une charge très rapide du condensateur 46 et sa décharge beaucoup plus lente. Ce fonctionnement de la minuterie 42 produit une sortie à impulsions rectangulaires ayant un rapport cyclique très faible, c'est-à-dire que 20 des pointes positives étroites de tension sont séparées par des périodes d'arrêt relativement longues. La sortie de la minuterie 42 commande le courant de base du transistor d'attaque 54 par l'intermédiaire d'une résistance 56. La sortie à impulsions rectangulaires qui commande la base du transistor 54 commute un signal de 12 volts en provenance de l'alimentation 24 pour provoquer la circulation du courant dans l'émetteur IR 18, qui est de préférence une diode électroluminescente et est connectée à plusieurs broches de la barrette de raccordement 32. Une diode électroluminescente 58 est également prévue comme 30 émetteur IR auxiliaire, qui est montée sur la plaquette 34 à circuits imprimés pour être utilisée éventuellement pour des applications futures mais n'est pas employée dans la présente invention. Le circuit de détection 28 comprend un certain nom35 bre d'amplificateurs opérationnels intégrés (amplificateurs 5. analogiques multi-fonctions) tels que le modèle LM 324 de la société dite National Semiconductor comportant un ensemble de quatre amplificateurs opérationnels. Le photodétecteur 20 a une résistance variant en fonction de son exposition à la lumière 5 dans sa plage sensible. Un photodétecteur auxiliaire 21 peut être prévu pour des applications futures. Le photodétecteur 20 fournit un signal de courant variable qui est appliqué à la borne d'inversion (moins) d'un amplificateur opérationnel 60 fonctionnant en convertisseur couranttension 62. La borne de 10 non-inversion (plus) de l'amplificateur opérationnel 60 est alimentée par une source de polarisation à tension constante d'environ huit volts qui est établie par le diviseur de tension formé par des résistances 64 et 66. Les variations du courant traversant le photodétecteur 20 dues à l'exposition à la lumiè15 re pulsée provenant de l'émetteur 18 se traduisent par le fait que l'amplificateur opérationnel 60 fournit un signal de sortie à tension alternante de sens positif seulement. Une résistance de réaction 70 fournit une commande de gain pour l'amplificateur opérationnel 60. Un condensateur 68 agit en dispositif 72 de 20 blocage de la valeur de la lumière ambiante en éliminant les composantes continues de la sortie de l'amplificateur 60 qui pourrait se produire, par exemple, par suite de l'application au photodétecteur 20 d'entrées de lumière ambiante constantes ou de faible fréquence. Un condensateur 71 et une résistance 80 25 sont fournis pour un conditionnement supplémentaire du signal. Un amplificateur opérationnel 74 est utilisé comme dispositif amplificateur 76 du signal provenant du condensateur 68, le portant à une valeur désirée en utilisant une résistance de réaction 78. La résistance 78 et une résistance 82 por30 tent les niveaux d'entrée à l'amplificateur opérationnel 74 aux amplitudes désirées. Des amplificateurs opérationnels 84 et 86 sont configurés de manière à former un circuit 88 de détection des pointes en employant des diodes 90 et 92, un condensateur 94 et des résistances 91, 93 et 95. La sortie du circuit 88 35 est un niveau en courant continu avec une certaine ondulation 6. en dent de scie interposée par suite de la charge du condensateur 94. La sortie du circuit 88 de détection des pointes en provenance de l'amplificateur opérationnel 86 est positive lorsqu'un signal alternatif est reçu par le photodétecteur 20. 5 Lorsque cette situation se produit, une tension est fournie à une diode électroluminescente 96 et par l'intermédiaire d'une résistance 97 montée sur la plaquette 34 à circuits imprimés pour fournir une indication du fait que le bac à glace 16 n'est pas rempli. Un amplificateur opérationnel 98 est employé comme détecteur de seuil 98 en comparant le signal fourni par l'amplificateur opérationnel 86 à une tension de référence fournie par le diviseur de tension formé par des résistances 102 et 104. L'amplificateur opérationnel 98 fournit une sortie positive dès que la différence entre les signaux appliqués par l'amplificateur opérationnel 86 et le signal de référence devient positive. Un circuit 106 à retard temporel est défini par une résistance 108, un condensateur 110 et un amplificateur opérationnel 112. Les valeurs de la résistance 108 et du condensateur 110 sont 20 choisies de façon que les signaux de tension appliques à la borne moins de l'amplificateur opérationnel 112 changent lentement. Lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel 98 devient positive, le circuit 106 à retard temporel a pour effet que le signal d'entrée à l'amplificateur opérationnel 112 reste au-dessous de 25 la tension de référence pendant un laps de temps prédéterminé, par exemple d'environ 10 secondes. D'une façon similaire, lorsque la sortie de l'amplificateur opérationnel 98 devient négative, le signal d'entrée à l'amplificateur opérationnel 112 reste au-dessus de la tension de référence pendant un laps de temps pré30 déterminé. Lorsque le signal appliqué à la borne moins de l'amplificateur opérationnel 98 dépasse la tension de référence, une sortie négative est fournie par l'amplificateur opérationnel 112. Une résistance 113 est prévue pour la commande du gain de l'amplificateur opérationnel 112. Une borne 99 est prévue qui est 35 connectée à l'entrée moins de l'amplificateur opérationnel 98 et permet l'application d'un signal de test pour vérifier le 7. fonctionnement du circuit 22. Le signal provenant de la sortie de l'amplificateur opérationnel 112 est transmis à une paire d'amplificateurs opérationnels 114 et 116 qui comprennent un inverseur-circuit d'atta5 que 118. Le signal provenant de l'amplificateur opérationnel 112 est divisé et appliqué aux deux entrées négatives des amplificateurs opérationnels 114 et 116 qui comparent ce signal au signal de référence appliqué aux bornes de la résistance 104. Les amplificateurs opérationnels 114 et 116 commandent un tran10 sistor 120 d'attaque de relais par l'intermédiaire de résistances 122 et 124. Le transistor 120 commande la circulation du courant vers un relais 126 qui fait fonctionner le dispositif de fabrication de glace utilisé avec la présente invention. Une diode 128, un condensateur 130 et une résistance 132 sont pré15 vus pour amortir le bruit électrique produit par le fonctionnement du relais 126 à inductance élevée. Le circuit 22 de détection du bac à glace, comme on l'a décrit ci-dessus, fait automatiquement fonctionner le dispositif de fabrication de glace en surveillant continuellement le 20 niveau de la glace présente et active et désactive périodiquement le dispositif pour maintenir à la valeur désirée la fourniture de glace. Lorsque la lumière provenant de l'émetteur IR 18 tombe sur le photodétecteur 20 pendant une durée dépassant le retard temporel, le dispositif de fabrication de glace est action25 né pour produire de la glace. La fonction du retard temporel empêche un fonctionnement par inadvertance du dispositif de fabrication de glace en réponse à une exposition transitoire du photodétecteur 20 à la lumière, ce qui pourrait se produire lorsqu'on enlève de la glace du bac 16. Lorsque le bac à glace 30 est rempli, la lumière provenant de l'émetteur 18 est interrompue. Si l'interruption du faisceau lumineux se produit pendant une durée dépassant le retard temporel, le dispositif de fabrication de glace est rendu inopérant. Le retard temporel permettant de rendre inopérant le dispositif de fabrication de glace est souhaitable de manière à éviter une réponse à des conditions 8. transitoires et aussi pour permettre un certain degré de "surremplissage" du bac afin de réduire le cycle de fonctionnement de l'ensemble. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 9. REVENDICATIONS 1 - Circuit électrique destiné à être utilisé dans un appareil de réfrigération (10) comportant un dispositif de fabrication de la glace,un bac à glace (16) pour recevoir la glace produite par le dispositif de fabrication de glace, le circuit électrique (22) commandant le dispositif de fabrication de glace pour l'amener à produire de la glace lorsque la glace accumulée dans le bac se trouve au-dessous d'un niveau prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source de lumière (18), - un élément sensible à la lumière (20) espacé de la source de lumière de façon que, lorsque la glace se trouve audessus du niveau prédéterminé, le trajet lumineux (121 entre la source de lumière et l'élément sensible à la lumière soit in15 terrompu, l'élément sensible à la lumière produisant un courant proportionnel à la valeur de la lumière qu'il reçoit, - un moyen de convertisseur courant/tension (62) qui reçoit un signal de courant en provenance de l'élément sensible à la lumière et transforme ce signal en signal de tension, - un moyen de détection de crête (88) afin de détecter les crêtes du signal de tension en provenance du moyen de convertisseur courant/tension, - un moyen de détection de seuil (98) pour laisser passer le signal provenant du moyen de détection de crêtes seule25 ment si ce signal dépasse un seuil prédéterminé, et - un moyen à retard temporel (106) qui fournit une sortie commandant le dispositif de fabrication de glace seulement après que le signal provenant du moyen de détection de seuil s'est maintenu pendant au moins une première durée prédétermi30 née, de sorte que lorsque la glace se trouve au-dessous du niveau prédéterminé pendant la première durée prédéterminée, le moyen à retard temporel actionne le dispositif de fabrication de glace, ce moyen à retard temporel maintenant en outre la sortie jusqu'à ce que le signal provenant du détecteur de seuil 35 n'existe pas pendant une seconde durée prédéterminée, de façon 10. que lorsque la glace se trouve au-dessus du niveau prédéterminé pendant la seconde durée prédéterminée, le moyen à retard temporel rende inopérant le dispositif de fabrication de glace. 2 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un oscillateur (44) poux commander la source de lumière afin qu'elle produise une sortie lumineuse pulsée et un moyen de blocage de courant (72) pour qu'il reçoive le signal de tension en provenance du moyen de convertisseur courant/tension (62) et laisse passer seulement les composantes alternatives de tension, d'o le fonctionnement en dispositif de blocage de la valeur de la lumière ambiante. 3 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière (18} produit une lumière à la fréquence de l'infrarouge. 4 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de convertisseur courant/tension (62) comprend un premier amplificateur opérationnel (60). - Circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de blocage du courant continu 20 (72) comprend un condensateur (68). 6 - Circuit électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amplificateur (74) qui amplifie le signal provenant du moyen de blocage de courant continu (72) et fournit un signal amplifié au moyen de détec25 teur de crêtes (88). 7 - Circuit électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amplificateur (74) est un seoond amplificateur opérationnel. 8 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen émetteur de lumière visible (96) qui est excité par le signal provenant du moyen de détection de crête (88), d'o la fourniture de l'indication que l'élément sensible à la lumière (20) reçoit un signal en provenance de la source de lumière (18). 9 - Circuit électrique selon la revendication 1, 11. caractérisé en ce que le moyen à retard temporel (106) comprend un réseau résistance-condensateur (108, 110). - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un inverseur d'attaque 5 (118) qui reçoit un signal provenant du moyen à retard temporel (106) et commande un transistor d'attaque (120) qui commande le dispositif de fabrication de glace. 11 - Circuit électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que le transistor d'attaque (120) fournit un 10 signal à un relais (126) commandant le dispositif de fabrication de glace. 12 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de crêtes (88) comprend un troisième et un quatrième amplificateurs opérationnels (84, 15 86). 13 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de seuil (98) comprend un cinquième amplificateur opérationnel (98). 14 - Circuit électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen à retard temporel (106) comprend en outre un sixième amplificateur opérationnel (112). - Circuit électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'inverseur-circuit d'attaque comprend un septième et un huitième amplificateurs opérationnels (114, 25 116). 16 - Circuit électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde durées prédéterminées sont approximativement égales. 17 - Circuit électrique destiné à être utilisé dans 30 un appareil de réfrigération (10) comportant un dispositif de fabrication de glace, un bac à glace (16) pour recevoir la glace produite par le dispositif de fabrication de glace, le circuit électrique (22) commandant le dispositif de fabrication de glace pour l'amener à produire de la glace lorsque la glace accumulée dans le bac est au-dessous d'un niveau prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend: 12. - une source de lumière (18) à diode électroluminescente qui produit de la lumière dans les fréquences infrarouges; - un premier transistor d'attaque (54) commandant la circulation de courant vers la source de lumière; - un oscillateur (44) commandant le premier transistor d'attaque pour qu'il produise une sortie lumineuse pulsée, - un photodétecteur (20) espacé de la source de lumière de façon que lorsque la glace se trouve au-dessus du niveau prédéterminé, le trajet lumineux (12) entre la source de lumiè10 re et le photodétecteur soit interrompu, le photodétecteur produisant un courant proportionnel au niveau de la lumière qu'il reçoit; - un premier amplificateur opérationnel (60) fonctionnant en convertisseur courant/tension (62) qui reçoit un signal 15 de courant en provenance du photodétecteur et transforme le signal en signal de tension, - un condensateur (68) couplé à la sortie du premier amplificateur opérationnel, d'o le seul passage des composantes alternatives du signal de tension et le fonctionnement en dispositif de blocage de la valeur de la lumière ambiante, - un second amplificateur opérationnel (74) pour amplifier le signal provenant du condensateur, des troisième et quatrième amplificateurs opérationnels (84, 86) couples à une paire de diodes (90, 92) fonction25 nant en détecteur de crêtes pour détecter les crêtes du signal provenant du second amplificateur opérationnel; - un cinquième amplificateur opérationnel (98) couplé au quatrième amplificateur opérationnel et fonctionnant en détecteur de seuil pour laisser passer le signal provenant du 30 quatrième amplificateur opérationnel seulement si le signal dépasse un seuil prédéterminé; - un moyen à retard temporel (106) comportant un réseau résistancecondensateur (108, 110) et un sixième amplificateur opérationnel (112) qui fournit une sortie après que le 35 signal provenant du cinquième amplificateur opérationnel s'est 13. maintenu pendant au moins une première durée prédéterminée, et continue à fournir la sortie jusqu'à ce que le signal provenant du cinquième amplificateur opérationnel soit interrompu pendant au moins une seconde durée prédéterminée; - un circuit d'attaque comportant un septième amplificateur opérationnel (114) qui reçoit un signal en provenance du sixième amplificateur opérationnel; - un transistor (120) d'attaque de relais commandé par le septième amplificateur opérationnel; et - un relais (126) couplé au transistor d'attaque de relais, d'o il résulte que lorsque la glace se trouve audessous du niveau prédéterminé (12) pendant la première durée prédéterminée, le transistor d'attaque de relais actionne le relais et le dispositif de fabrication de glace pour qu'il produise de la glace, et lorsque la glace se trouve au-dessus du niveau prédéterminé pendant la seconde durée prédéterminée, le transistor d'attaque de relais rend inopérants le relais et le dispositif de fabrication de glace. 18 - Circuit électrique selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend un huitième amplificateur opérationnel (116) branché en parallèle avec le septième amplificateur opérationnel et fonctionnant avec ce septième amplificateur opérationnel afin de commander le second transistor d'attaque. 19 - Circuit électrique selon la revendication 17, caractérisé en ce que les première et seconde durées prédéterminées sont approximativement égales.