Brevet FR2608276A1 — publié le 19880617

L'invention concerne un dispositif pour mesurer la température dans un système de chauffage comportant une plaque chauffante électrique sur laquelle est posée une casserole ou marmite contenant de la matière & cuire (par exemple des aliments). Le dispositif comprend, à une distance que l'on peut faire varier par rapport à la paroi de la casserole, un récepteur de rayonnement. Ce récepteur est dirigé vers la casserole et peut déceler, selon son champ de mesure de rayonnement, le rayonnement émis par la paroi de la casserole et dont l'intensité, quand la distance entre le récepteur et la casserole augmente, diminue en fonction du carré de cette augmenta- tion. Le récepteur émet ainsi un signal qui est fonction de la température de la matière à cuire se trouvant dans la casserole. On connait de tels dispositifs grâce à la demande de brevet DE-B-3 341 234 et au brevet DE-C-3 538 353. La précision de la mesure est, notamment en phase d'échauf- fement, fortement influencée par la distance variable entre le récepteur de rayonnement et la paroi de la casse- role. La position de la casserole sur la plaque chauffante peut, en effet, varier dans un large domaine de sorte que la surface soumise à détection peut être chauffée plus ou moins rapidement. Cette erreur de mesure, dépen- dant de la position de la casserole, au cours de la phase d'échauffement est compensée par le fait que le champ de mesure de ce rayonnement présente un axe de symétrie formant un angle aigu avec la surface de la plaque chauf- fante destinée à recevoir la casserole (surface ou plaque de support). Cet agencement du récepteur de rayonnement permet d'obtenir que, quand la distance de la casserole à ce récepteur augmente, le centre de la surface rayon- nante soumise à observation ou détection s'éloigne de plus en plus du fond de la casserole. Quand cette distance diminue, le centre de la surface rayonnante soumise à détection se rapproche du fond de casserole. Il en résulte que le retard, apparaissant au cours de la phase d'échauf- fement, dans la mesure de la température est compensé par le fait que la surface rayonnante soumise à détection est déplacée dans une région voisine du milieu de la plaque chauffante. Si la casserole s'éloigne du récepteur de rayonnement, l'accélération de la mesure de la tempé- rature au cours de la phase d'échauffement, qui se produirait si le champ de mesure du rayonnement était dirigé horizontalement, est éliminée par le déplacement de la surface rayonnante, soumise à détection, vers des zones plus froides de la paroi de la casserole, c'est- à-dire plus loin du fond de cette casserole. On obtient ainsi une compensation automatique des imprécisions de mesure résultant, lors de la phase d'échauffement, du décalage de déplacement de la casserole sur la plaque chauffante. La température décelée correspond donc, indépendamment de la position de la casserole sur la plaque chauffante, c'est-à-dire indépendamment de la distance de cette casserole au récepteur de rayonnement, à la température régnant réellement dans la matière à cuire. Cela est particulièrement important au cours de la phase d'échauffement, dans laquelle la température varie continuellement et sert à la régulation de la capa- cité de chauffage. Or, il s'est avéré que, dans le cas du système de chauffage soumis à régulation, la mesure de la tempé- rature subit une influence variable due au rayonnement secondaire créé par la température propre de la plaque chauffante/c'est-à-dire, dans ce cas, du rayonnement jouant le rôle d'un rayonnement parasite ou perturbateur, et ce phénomène dépend de la position de la casserole sur la plaque chauffante. Si l'intensité de rayonnement décelée diminue en fonction du carré de l'augmentation de la distance, le résultat de la mesure est plus ou moins faussé selon la proportion de rayonnement parasite parvenant au récepteur de rayonnement. L'invention a pour but de fournir un dispositif du genre indiqué au début du présent mémoire et dans lequel l'influence du rayonnement parasite/émis par la plaque chauffante dans les diverses positions d'une casse- role sur cette plaque chauffante, est compensée de manière que la température soit décelée avec une précision de mesure suffisante indépendamment de la position de la casserole sur la plaque chauffante. On parvient à ce but selon l'invention du fait que la partie de rayonnement parasite provenant de la plaque chauffante et parvenant au récepteur de rayonnement est compensée par la modification de l'angle du rayonne- ment d'un champ de mesure de rayonnement sans interférence et par la réduction correspondante de la surface rayonnan- te décélée quand la distance entre le récepteur et la casserole augmente. L'adaptation et l'ajustement de l'angle d'incli- naison du champ de mesure du rayonnement permet de com- penser l'influence du rayonnement parasite émis par la plaque chauffante, sans exiger pour cela l'utilisation d'onéreux récepteurs de rayonnement. Cette adaptation tient ainsi compte, de la façon la plus simple, du facteur d'émission de la plaque chauffante, c'est-à-dire qu'elle inclut la totalité du système de chauffage dans le sys- tème de mesure. Le degré de réduction de la surface rayon- nante décelée détermine la mesure de la compensation. La surface rayonnante décelée peut ainsi ne s'écarter que fort peu, ou bien aussi dans une plus grande mesure, de l'augmentation qui, dans le cas idéal, est une fonction du second degré, pour compenser l'intensité du rayonnement. Il s'est alors avéré suffisant d'entreprendre la compensa- tion du rayonnement parasite pour une distance maximale entre le récepteur de rayonnement et la paroi de la casse- role. Si la distance est diminuée, la compensation reste encore suffisamment bonne. Le récepteur de rayonnement émet donc, indépendamment de la position de la casserole sur la plaque chauffante et indépendamment de la propor- tion de rayonnement parasite agissant sur ce récepteur, un signal correspondant bien à la température de la matière soumise à cuisson dans la casserole. Si, dans le cas d'une grande distance entre la paroi de la casserole et le récepteur de rayonnement, la partie de rayonnement parasite reçue excède la perte en intensité de rayonnement due à l'augmentation de la distance casserole-récepteur, une forme de réalisation prévoit que le champ de mesure du rayonnement présente une section de forme presque ronde et qui se rétrécit ou s'évase coniquement quand la distance augmente, l'angle de rétrécissement ou d'évasement étant inférieur à 5. Si l'angle de rétrécissement du champ de mesure du rayonnement peut être modifié, on peut réaliser, pour la distance maximale entre la paroi de la casserole et le récepteur du rayonnement, une égalisation ou compen- sation par réglage de l'angle de rétrécissement ou de l'angle d'évasement. Dans le cas d'un récepteur de rayon- nement comportant une optique d'entrée et un détecteur placé derrière, on peut modifier l'angle de rétrécisse- ment ou l'angle d'évasement du champ de mesure de rayon- nement en décalant le détecteur sur l'axe central, ou axe de symétrie, de ce champ de mesure. On peut ajuster le dispositif, dans le cas de la distance la plus faible entre la paroi de casserole et le récepteur du rayonnement, en prévoyant la possibi- lité d'un déplacement de réglage du récepteur de rayonne- ment perpendiculairement à la surface horizontale de support de casserole sur la plaque chauffante. En cas de température constante de la matière soumise à cuisson dans la casserole, on obtient alors, selon cette compensation, le même signal sur le récepteur de rayonnement pour la totalité du domaine des distances casserole-récepteur de ce dispositif. Pour obtenir des signaux suffisants sur le récep- teur de rayonnement, une variante de réalisation prévoit que la paroi de la casserole présente, sur son côté externe, une surface annulaire qui l'entoure et présente un facteur élevé d'émission, cette surface s'étendant en largeur au moins sur toute la zone de,a surface à rayonnement maximal décelée. Cette surface annulaire possède un facteur d'émission uniformément élevé dont la valeur est, par exemple, supérieure à 0,9, et cette surface se trouve avantageusement dans la zone du raccor- dement entre le fond de la casserole et la paroi de celle- ci. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre illustratif et nullement limitatif, dans le cas d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin, sur lequel: la figure 1 est une représentation schématique du dispositif comportant le récepteur de rayonnement et la casserole1avec indication des positions extrêmes de celle-ci sur la plaque chauffante, et la figure 2 montre les surfaces rayonnantes, ou de rayonnement, décelées en fonction des positions extrêmes de la casserole sur la plaque chauffante. Comme la figure 1 le montre, la casserole ou marmite 10 peut être déplacée sur la plaque chauffante 14 d'une position extrême à gauche à une position extrême à droite, ces positions étant déterminées par la butée du fond 11 de la casserole contre un bourrelet annulaire 13 faisant le tour de la périphérie de la plaque chauf- fante 14. Le récepteur StE de rayonnement est alors, d'une part, à sa plus petite distance a de la paroi de la casse- role 10 représentée en trait continu et, d'autre part, à une distance maximale b de la paroi de cette casserole ', représentée par un trait discontinu. Dans le dispositif de l'invention, la forme de réalisation et la direction du champ 17 de mesure du rayonnement ont une importance tout à fait décisive. Il est évident que lorsque la casserole 10 est placée à la distance a du récepteur StE de rayonnement, ce récepteur est à peine influencé par le rayonnement parasite émis par la plaque chauffante 14. L'erreur affectant le résul- tat de la mesure sous l'effet du rayonnement parasite émis par la plaque chauffante 14 est donc très faible dans ce cas et même négligeable en pratique. Lorsque la casserole 10' est placée à la distance b, une zone, tournée vers le récepteur StE de rayonnement, de la plaque chauffante 14 est libre et dégagée à l'extérieur du fond 11' de la casserolede sorte qu'une proportion importante du rayonnement parasite émis par la plaque chauffante 14 parvient au récepteur StE et influe sur le résultat de la mesure en faisant apparaître une température supé- rieure à la température réelle. Pour éliminer cette erreur de mesure due à la modification de la position de la casserole 10 sur la plaque chauffante 14, le dispositif de l'invention prévoit que le récepteur StE de rayonnement soit adapté à l'angle d'inclinaison du champ 17 de mesure de rayonnement et donc à' la grandeur de la surface 18 ou 21 de rayonnement décelé. En effet, le champ 17 de mesure de rayonnement a en coupe une forme ronde et, lorsque la distance de la paroi de la casserole 10 par rapport au récepteur StE de rayonnement augmente, ce champ se rétrécit ou s'évase continuellement. Dans le cas des casseroles et des plaques chauffantes usuelles du commerce ainsi que des.récepteurs de rayonnement à prix intéressant, l'angle de rétrécissement ou l'angle d'évasement représente un petit nombre de degrés, par exemple 5 . Quand on déplace ou décale, sur l'axe central ou de symétrie 16 du champ 17 de mesure de rayonnement, le détecteur S d'un récepteur StE de rayonnement dont l'optique L, ayant par exemple la forme d'une lentille convergente, est placée en avant de ce détecteur, on peut modifier l'angle d'inclinaison du rayonnement. Ce décalage, effectué sur l'axe 16 du champ 17 derrière l'optique L, est entrepris quand la casserole 10' se trouve à la distance b la plus grande par rapport au récepteur StE. Quand la casserole est à la distance a la plus petite, le récepteur StE est déplacé perpendicu- lairement à la surface de support de casserole sur la plaque chauffante 14 et.la valeur de la mesure sur le récepteur StE est compenséede sorte que, dans la totalité du domaine de déplacement possible de la casserole d'une distance a & une distance b, le récepteur StE émet, pour une température constante de la matière soumise à cuisson dans la casserole 10 ou 10', un signal correspondant bien à la températurece qui, pour un système de chauffage fonctionnant en régime permanent, élimine les erreurs de mesure dues au rayonnement parasite provenant de la plaque chauffante 14. Comme la figure 1 le montre, l'axe médian 16 du champ 17 de mesure du rayonnement fait en outre, avec la surface 12 horizontale de la plaque chauffante 14, surface destinée à supporter la casserole, un angle aigu dont l'amplitude est inférieur à 5 . Ainsi, le centre 19 ou 20 de la surface 18 ou 21 du rayonnement décelé s'éloigne davantage vers le haut lorsque la distance entre le récepteur StE de rayonnement et la paroi de la casse- role 10 ou 10' augmente, c'est-à-dire que ce centre s'éloigne de la surface 12 de sorte que, même au cours de la phase d'échauffement, les décalages des températures dans le temps, qui dépendent de la position de la casse- role 10 ou 10' sur la plaque chauffante 14, sont éliminées. La figure 2 montre en x et y les distances des centres 19 et 20 par rapport à la surface 12 de la plaque chauf- fante 14. Les surfaces 18 et 21 du rayonnement décelé sont, dans l'exemple de réalisation représenté, pratiquement de même grandeur mais, en raison de l'inclinaison de l'axe médian 16 du champ 17, elles prennent une forme elliptique. Quand le champ 17 de mesure de rayonnement se rétrécit, la surface 21 du rayonnement décelé diminue par rapport à la surface 18 de rayonnement décelé. L'angle provoquant le rétrécissement peut ainsi modifier la surface 21 du rayonnement décelé et, donc, modifier le signal émis par le récepteur StE. Ce signal peut être compensé pour parve- nir à la valeur correspondant à un placement de la casse- role en position centrale sur la plaque 14 de chauffage. Une surface annulaire 15 entoure la surface exté- rieure de la paroi de casserole 10. Cette surface 15 présente un facteur d'émission, de valeur uniformément élevée et qui est, par exemple supérieure à 0,9. La lar- geur de cette surface 15 s'étend au moins sur la surface maximale de rayonnement décelé, ce qui permet de tenir compte de l'intevalle a à b des distances de la casserole au récepteur StE et de l'angle d'inclinaison de l'axe médian 16 du champ 17. Cette surface annulaire 15 est avantageusement disposée dans la zone de raccordement du fond 11 et de la paroi de la casserole 10 car, dans cette zone, même déjà au cours de la phase d'échauffement, la température de la paroi correspond juste bien à la température de la matière soumise à cuisson dans la cas- serole. La compensation, selon l'invention, du rayonne- ment parasite permet, avec l'utilisation d'un simple récepteur de ce rayonnement, de modifier le champ de mesure du rayonnement de manière que, lorsque la distance entre le récepteur StE et la paroi de la casserole conte- nant la matière à cuire augmente, la surface du rayonne- ment décelé ne subit plus une diminution fonction du carré de cette augmentation de distance. La perte due à la réduction de la surface du rayonnement décelé au niveau du récepteur de ce rayonnement est compensée par le rayonnement parasite émis alors, de sorte que le récepteur StE émet, à température constante, un signal également constant de mesure, lequel est indépendant de la position de la casserole 10 sur la plaque chauf- fante 14. Le dispositif de mesure peut servir à réguler la commande du chauffage, par la plaque électrique 14, des aliments contenus dans la casserole. La précision accrue de la mesure de la température au cours de la phase initiale de cuisson (phase "d'échauffement") permet de mieux apprécier l'instant o le chauffage électrique peut être arrêté pour respecter unprogramme de temps ou qualité de cuisson ou pour économiser de l'énergie. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'in- vention, de nombreuses modifications peuvent être appor- tées au dispositif décrit et représenté. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer la température régnant dans un système de chauffage formé par, ou comportant, une plaque chauffante électrique sur laquelle est posée une casserole contenant de la matière à cuire, ce dispo- sitif comprenant, à une distance que l'on peut faire varier par rapport à la paroi de la casserole, un récep- teur de rayonnement, récepteur dirigé vers la casserole et qui, selon la surface de rayonnement de la paroi de la casserole que décèle le champ de mesure du rayonnement par ce récepteur, l'intensité du rayonnement diminuant en fonction du carré de l'augmentation de la distance, émet un signal qui est fonction de la température de la matière à cuire contenue dans la casserole, dispositif caractérisé en ce que la partie du rayonnement constituant un rayonnement parasite émis par la plaque chauffante (14) et parvenant au récepteur (StE) de rayonnement est compensée, par modification de l'angle d'inclinaison du rayonnement formant un champ (17) de mesure de rayon- nement sans interférence et par la réduction correspon- dante de la surface (18, 21) du rayonnement décelé quand la distance augmente (de a à b). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le champ (17) de mesure de rayonnement présente en coupe une section de forme approximativement ronde et présente un rétrécissement ou un évasement de forme conique, lorsque la distance de la casserole au récepteur (StE) augmente, l'angle de rétrécissement ou d'évasement étant inférieur à 5 . 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe médian (16) du champ (17) de mesure du rayonnement par le récepteur (StE) de ce rayonnement forme un angle, inférieur à 5e, avec la sur- face (13) horizontale de support de la casserole sur la plaque chauffante (14). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le récepteur (StE) 260B276 ll de rayonnement peut être déplacé perpendiculairement à la surface (12) horizontale de support de la plaque (14). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'angle de rétrécis- sement ou l'angle d'évasement du champ (17) de mesure de rayonnement peut être modifié. 6. Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que, dans le cas d'un récepteur (StE) de rayonnement comportant une optique (L) d'entrée suivie d'un détecteur (S), l'angle de rétrécissement ou l'angle d'évasement du champ (17) de mesure du rayonnement peut être modifié par décalage du détecteur (S) sur l'axe médian (16). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi de la cas- serole (10) présente, sur son côté extérieur, une surface annulaire (15) qui entoure cette paroi et possède un facteur élevé d'émission, la surface (15) s'étendant en largeur au moins sur la zone de la surface maximale (18, 20) de rayonnement décelé. 8. Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que la surface annulaire (15) présente un facteur d'émission de valeur uniformément élevée, supé- rieure par exemple à 0,9.