Brevet FR2593836A1 — publié le 19870807

MACHINE A LAVER LE LINGE OU AUTRES MUNIE D'UN DISPOSITIF PIEZOELECTRIQUE DE COMMUNICATION L'invention concerne une machine à laver le linge ou autres comprenant des organes essentiels tels que le moteur électrique, la pompe de vidange, la résistance chauffante, les électrovannes d'arrivée d'eau, de détergents,... et des cap- teurs de température, de pression,... et un dispositif de contrôle qui gère le fonctionnement de ces organes essentiels. Une machine à laver de ce genre est connue du brevet DE OS 2 920 492 dans laquelle des organes électromé- caniques ou électroniques sont sollicités pour réaliser dif- férents programmes de lavage et de rinçage. Ces programmes contrôlent des opérations telles que le brassage de l'eau, l'introduction de l'eau, l'évacuation de l'eau, le chauffage, l'introduction de produits lessiviels. Ces programmes exploi- tent des données fournies par différents capteurs de tempéra- ture, de niveau d'eau ou autres. Pour cela la machine est con- çue de telle sorte qu'une unité centrale, telle qu'un program- mateur ou un microprocesseur, effectue ce contrôle et transmet ses informations aux différents organes essentiels de la ma- chine tels que le moteur électrique, la pomFe de vidange, la résistance chauffante, les électrovannes d'arrivée d'eau ou de détergents ou autres. De par la structure même d'une machine à laver ces différents organes essentiels sont placés à différents en- droits de la machine. Pour faire parvenir l'information utile à chaque organe il est donc nécessaire de placer une connexion électrique reliant l'unité centrale à chaque organe essentiel. Or chaque connexion électrique est propre à chaque organe du fait de la position géographique de l'organe et de l'informa- tion sélective qu'il reçoit. Il est donc évident que de chaque organe essentiel vont s'en aller différentes connexions élec- -2 - triques qui vont converger vers l'unité centrale. Ceci néces- site un travail important de cablâge, une quantité importante de fils électriques, est source de pannes importantes et en conséquence constitue une difficulté de dépannage. D'autre part, dans une machine à laver les condi- tions de fonctionnement sont assez sévères par l'humidité, la chaleur, les vibrations, les détergents. De plus pour les appareils domestiques il y a lieu de rechercher des solutions à la fois fiables, robustes et bon marché. Un des buts de l'invention est donc de simplifier la transmission de l'information de l'unité centrale vers cha- que organe essentiel à l'aide de solutions ne subissant pas les inconvénients précédents. Pour cela, l'invention telle que définie dans le préambule est remarquable en ce que le dispositif de contrôle gère le fonctionnement des organes essentiels à l'aide d'un bus de communication, constitué d'une ligne unique cheminant à l'intérieur de la machine, auquel sont reliés des dispositifs piézoélectriques de communication unidirectionnelle contrOlant chacun un des organes essentiels en étant placé près de lui, le bus de communication transmettant des ordres sous la forme de signaux électriques de différentes fréquences à chaque dis- positif piézoélectrique qui réagit sélectivement à l'une des fréquences en générant un signal de déclenchement pour l'orga- ne essentiel. Elle est également remarquable en ce que chaque dispositif piézoélectrique de communication unidirectionnelle est constitué de deux éléments piézoélectriques, l'un étant l'émetteur et l'autre le récepteur, les deux éléments étant déposés sur un même substrat qui transmet vers le récepteur les ondes émises par l'émetteur, chaque émetteur réagissant à une des fréquences des signaux électriques placés sur le bus de communication, chaque élément étant constitué d'une couche épaisse piézoélectrique placée en sandwich entre deux électro- -3- des conductrices. De plus chaque récepteur actionne la-gâchette du triac qui lui est associé et qui contrôle le fonctionnement de chaque organe essentielo La description de l'invention est faite ci-après dans le cas d'une machine a laver le linge, mais elle s'appli- que à d'autres appareillages dans lesquels une unité centrale gère, h l'aide d'un dispositif de contrôle, le fonctionnement d'organes essentiels de même type, géographiquement dispersés. L'unité centrale est placée préférentiellement dans le tableau de commande de la machine. A partir des infor- mations issues des boutons de commande actionnés par l'utili- sateur et des différents capteurs, l'unité centrale va donner des ordres aux organes essentiels. Ces ordres vont être trans- mis sous la forme de signaux à fréquences déterminées qui sont places sur le bus de communication à partir d'un générateur de ?xquence c2ontr-!l par lunité centrale. Il y a autant de frg- quences déterminées que d'organes essentiels à contrôler. Un fil de connexion unique circule dans la machine à laver à pro- ximité de chaque organe essentiel A chaque organe essentiel on associe un disposi- tif piézoélectrique de communication unidirectionnelle ayant un émetteur relié au bus et un récepteur relié à un triac qui commande le Fonctionnement de l'organe auquel il est relié. Ce récepteur se comporte comme un générateur de tension élec- trique qui est suffisante pour commander le triac. Le récep- teur ne nécessite donc aucune source d'alimentation. De même l'adressage de chaque organe essentiel se fait sans décodage d'adresses puisque chaque dispositif piézoélectrique réagit sélectivement à une seule fréquence qui lui est propre. Chaque dispositif piézoélectrique est constitué de deux éléments piézoélectriques, l'un étant l'émetteur et l'autre le récepteur, les deux éléments étant déposés sur un même substrat et isolés électriquement. Ce dernier agit com- me milieu de transmission des ondes ultrasonores émises par -4 l'émetteur. Selon un premier mode de réelisation l'émetteur et le récepteur sont places sensiblement l'unr en face de l'au- tre, de part et d'autre de l'épaisseur de la p'aque. - Mais compte tenu de la gamme de frquences dans laquelle opère chaque dispositif (de 100G Hz è 100 kHz environ) selon un second mode de réalisation, eelui-ci peut également exploiter les fréquences de résonances propres t la plaque afin d'assurer une reilleure sélectivité. Dans ce second cas l'émetteur et le récepteur sont placés soit sur une même face soit sur des faces différentes mais décales l'un par rapport à l'autre. Afin d'assurer pour chaque dispositif piézoélec- trique une fréquence de fonctionnement qui lui soit propre, il faut modifier les épaisseurs, la surface et, dans ie cas du second mode, la position l'un par rapport à l'autre de l!émet- teur et du récepteur en exploitant le profil de résonance du substrat. L'émetteur et le récepteur sont constitués d'une couche épaisse piézoélectrique placée en sandwich entre deux électrodes conductrices. La couche épaisse piézoélectrique est constituée d'une composition de titanate-zirconate de plomb avec un liant vitreux mélangés à des liants organiques desti- nés à lui donner le propriétés rhéologiques adéquates permet- tant de la déposer sur le substrat par une technique de séri- graphie. Le substrat es; c onszLtué or f rentIellement d'une alumine frittée sur laquelle, par example par sêrigra- phie, on dépose une première électrode métallique sur laquel- le on place la couche épaisse piézoélectrique recouverte elle- même d'une seconde électrode conductrice. Chaque couche est préalablement cuite au four avant de déposer la couche suivante. Des aménagements sont pratiqués pour prendre des contacts électriques sur les deux électrodes. L'émetteur et le récepteur sont réalisés de la - 5 - même façon, seules changent les dimensions des dépôts. Le ma- tériau piézoélectrique est polarisé vers 180 C à l'aide d'une tension électrique de 400 volts à 500 volts pour rendre le dispositif opérationnel. L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs, et qui représentent: figure 1: un schéma d'un dispositif piézoélec- trique selon une première variante, figure 2: un schéma d'un dispositif piézoélec- trique représenté en coupe selon une seconde variante, figure 3: une vue de dessus du schéma de la fi- gure 2, figure 4: une vue de dessus d'une autre disposi- tion de l'émetteur et du rorepteur déposés sur la même face du substrat, figure 5: un schéma électrique du bus de commu- nication relié aux dispositifs piézoélectriques et aux organes essentiels d'une machine à laver selon l'invention. Le dispositif piézoélectrique de la figure 1 est constitué, selon le premier mode de réalisation, d'un substrat sur lequel sont déposées deux couches 11, 12 d'une pâte conductrice. Sur ces couches conductrices sont déposées res- pectivement des couches de pâtes piézoélectriques 13, 14 for- mées d'une composition de titanate-zirconate de plomb avec un liant vitreux mélangés à des liants organiques afin de donner à l'ensemble les propriétés rhéologiques adéquates. Ces cou- ches piézoélectriques 13, 14 sont recouvertes respectivement par des couches conductrices 15, 16 déposées de telles sorte qu'elles soient isolées électriquement des couches 11, 12. Toutes les couches conductrices débordent de l'empilement, dans au moins une direction, afin de présenter une partie en contact direct avec le substrat afin de pouvoir y prendre des contacts électriques selon les méthodes habituelles. D'autres modes de prise de contact sont possibles. Chaque empilement à -6 - trois couches (11, 13, 15) ou (12, 14, 16) constitue un élé- ment piézoélectrique formant l'un l'émetteur et l'autre le ré- cepteur. Selon ce premier mode de réalisation l'émetteur et le récepteur sont disposés sensiblement l'un en face de l'autre sur les faces opposées du même substrat de sorte que le couplage se fasse dans l'épaisseur du substrat. La figure 2 représente le dispositif piézoélec- trique selon le second mode de réalisation. L'empilement des couches s'effectue d'une manière analogue mais cette fois les deux éléments piézoélectriques sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre sur la même face ou sur les faces opposées du substrat. Cette disposition représentée sur la figure 3 permet de mettre à profit la résonance propre du substrat. Préférentiellement, jes éléments piézoélectriques émetteur et récepteur sont placés sur un ventre de vibration du substrat. Le signal ultrasonore transmis parallèlement au substrat est ainsi reçu avec une intensité maximale par le récepteur. La figure 4 représente une vue de dessus d'une autre disposition de l'émetteur *t du récepteur déposés sur la même face d'un substrat en alumine de 50,8 x 50,8mm. Les élé- ment sont représentés avec les mêmes repères. Les dimensions de recouvrement utile de l'empilement étaient respectivement de 20mm x 46mm pour l'émetteur et le récepteur avec une épais- seur de couche piézoélectrique de 100 à 450 microns. Le centre géométrique des empilements était placeé sensiblement sur la médiane du substrat à une tDistance des bords d'environ 2mm pour l'émetteur et le récepteur. Les connexions A et B de l'é- metteur étant reliées à un générateur de fréquence de 2,6 kHz on recueille aux bornes C et D du récepteur un signal élec- trique suffisant pour contrôler la gâchette d'un triac. D'au- tres géométries fonctionnant à d'autres fréquences peuvent être réalisées. Ces structures peuvent être mises à profit pour - 7 - transmettre les ordres de fonctionnement à l'intérieur d'une machine laver à l'aide d'un bus de communication unidirec- tionnelle tel qu'il est représenté sur la figure 5. L'unité centrale 40 de la machine à laver repre- sente l'organe électronique ou électromócanique qui gère les différentes séquences de fonctionnement de la machine Cette unité centrale 40 est par exemple un microprocesseur ou un programmateur électromScanique. Elle reçoit des données de capteurs et de l'utilisateur, représentées sur la figure 4 par la flèche 41. Elle émet d'autres données vers des organes dont la fonction ou la proximité ne justifie pas de triac tels que voyants ou autres représentées sur la figure 4 par la flèche 42. Par contre l'unité centrale 40 va fournir des informations pav,,a conne;ion 43 aux organes essentiels munis d'un triac et situes à des endroits différents de la machine. Ces ordres sont acheminés à l'aide d'un générateur de fréquences 44 qui place sur le bus de communication 45 des signaux de fréquences déterminées en fonction des ordres reçus de l'unité centrale 40. Sur ce bus de communication 45 sont connectés n disposi- tifs piézoélectriques 461, 462...46n de communication unidi- rectionnelle qui réagissent à des fréquences différentes F1, F2...Fn. Ils sont connectés respectivement à la gâchette de thyristors 471, 472...47n qui contrôlent les organes essen- tiels 481, 482*.-48n, L'organe 481 est par exemple le moteur électrique, l'organe 482 est par exemple la résistance chauf- FaraZe;!organe A8n 3s_ par exemple 1 9lectrovanne d'arrivée d'eau. Le bus 45 est constitue d'un simple fil èlectrique qui chemine à l'intérieur de la machine9 la connexion de masse commune à tous les organes étant constituée par le châssis de la machine. Ce bus est donc très peu encombrant, bon marché et d'une mise en place aisée. Les dispositifs piszoélectriques 461 à 46n sont très sélectifs, peu parasitables, peu sensibles aux vibrations de la machine et à l'humiditoé. De par leurs faibles dimensions, ils sont placés sur le support ou le bol- tier de l'organe qu'ils contrOlent. REVENDICATIONS: 1. Machine à laver le linge ou autres comprenant des organes essentiels tels que le moteur électrique, la pompe de vidange, la résistance chauffante, les électrovannes d'ar- rivée d'eau, de détergents,... et des capteurs de températu- re, de pression,... et un dispositif de contrôle qui gère le fonctionnement de ces organes essentiels, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle gère le fonctionnement des orga- nes essentiels à l'aide d'un bus de communication, constitué d'une ligne unique cheminant à l'intérieur de la machine, au- quel sont reliés des dispositifs piézoélectriques de communi- cation unidirectionnelle contrôlant chacun un des organes es- sentiels en étant placé près de lui, le bus de communication transmettant des ordres sous la forme de signaux électriques de différentes fréquences à chaque dispositif piézoélectrique qui réagit sélectivement à l'une des fréquences en générant un signal de déclenchement pour l'organe essentiel. 2. Machine à laver le linge ou autres selon la re- vendication 1, caractérisée en ce que chaque dispositif piézo- électrique de communication unidirectionnelle est constitué de deux éléments piézoélectriques, l'un étant l'émetteur et l'au- tre le récepteur d'ondes ultrasonores, les deux éléments étant déposés sur un même substrat qui transmet vers le récepteur les ondes ultrasonores émises par l'émetteur, chaque émetteur réagissant à une des fréquences des signaux électriques placés sur le bus de communication, chaque élément étant constitué d'une couche épaisse piézoélectrique placée en sandwich entre deux électrodes conductrices. 3. Machine à laver le linge ou autres selon la re- vendication 2, caractérisée en ce que chaque récepteur action- ne la gâchette du triac qui lui est associé et qui contrôle le fonctionnement de chaque organe essentiel.