Brevet FR2634964A1 — publié le 19900202

La présente invention concerne une unité d'alimentation constante d'un appareil de chauffage électrique, destinee à fournir une puissance constante à l'appareil de chauffage électrique, indépendAmment de la tension nominale. Un appareil de chauffage électrique a deux tensions d'alimentation nominales car la tension d'alimentation fournie par une compagnie de distribution d'électricité est 220 volts ou 110 volts. De par convention, un appareil de chauffage electrique comme un pot à riz, une cafetière, etc... utilise un transformateur abaisseur dans le but d'utiliser l'une des deux tensions nominales comme une source d'alimentation. Néanmoins, la nécessité d'un transformateur est non seulement couteuse mais entraine également une transformation supplémentaire d'énergie électrique. En outre, il est pratiquement impossible de monter le transformateur à l'intérieur de l'appareil en raison de son poids et de son volume. Egalement, certains appareils de chaufface électrique comme des cuiseurs electriques à riz, adaptables aux deux tensions nominales d'entree comportent deux fils chauffants et un commutateur pour sélectionner la connexion des deux fils chauffants. Lorsqu'une tension d'entrée nominale élevée est fournie par une compagnie de distribution d'électricité, l'utilisateur met en place le commutateur afin d'etablir une connexion en serie des deux fils chauffants. Lorsqu'une tension d'entrée nominale basse est fournie, l'utilisateur positionne le commutateur de manière à établir une connexion en parallele des deux fils chauffants ou pour sélectionner l'un de ces derniers. La distribution de température du riz dans le cuiseur n'est pas homogène en raison de la difficulté de disposition de fils chaats et par consequent, le riz n'est pas correctement cuit. En outre, un incendie peut être produit car un utilisateur non soigneux peut commettre une erreur de positionnement du commutateur. Ainsi, un objet essentiel de l'invention est de proposer une unité d'alimentation constante pour un appareil de chauffage électrique, sans utiliser un transformateur coûteux, lourd et encombrant ou un dispositif de commutation des connexions des deux fils chauffants en fonction de la tension d'alimentation nominale. Un autre objet de l'invention est de proposer une unité d'alimentation constante qui peut être montee à l'intérieur du petit espace d'un cuiseur elec- trique. Un autre objet encore de l'invention est de proposer une unité d'alimentation constante d'un appareil de chauffage electrique, qui est sûre quant aux incendies dûs à l'électricité. Ces objets sont atteints grâce à une unité d'alimentation constante constituée par un circuit de detection de tension qui produit respectivemenF un signal de référence de niveau haut en courant continu lorsqu'une tension d'alimentation alternative a une valeur élevée (c'est- à-dire 220 volts) et un signal de référence de niveau bas en courant continu lorsqu'une tension d'alimentation alternative a une valeur no minale basse (c'est-à-dire 110 volts), un generateur d'impulsions de temporisation produisant un signal de forme d'onde rectangulaire pendant un cycle sur quatre de la tension d'entrée fournie par une ligne d'alimentation, un générateur de déclenchement qui produit un signal de declenchement en un point de passage par zéro détermine par la combinaison d'un signal de sortie du circuit de détection de tension et d'un signal de sortie du générateur d'impulsions de temporisation et un circuit de commande d'alimentation qui commande l'alimentation d'entrée fournie par la ligne d'alimentation à l'appareil de chauffage électrique, par le signal de déclenchement. Selon l'invention, le circuit de detection de tension détecte le niveau de la tension d'alimentation alternative et produit un signal de référence en courant continu correspondant au niveau. Le generateur d'impulsions de temporisation convertit la tension d'alimentation alternative en un signal de forme d'onde rectangulaire pendant l'un de quatre signaux de forme d'onde rectangulaire en divisant le signal de forme d'onde rectangulaire converti, le générateur de declenchement produisant un signal de déclenchement aux points de passage par zéro déterminés de la tension d'alimentation en fonction de la combinaison de signaux de sortie du circuit de détection de tension et du générateur d'impulsions de temporisation, puis un circuit de commande d'alimentation commande 1 'ali- mentation d'entrée d'un appareil de chauffage electri- que par ledit signal de déclenchement permettant ainsi une alimentation constante de l'appareil de chauffage électrique indépendamment de la tension alternative d'alimentation, de 220 volts ou de 110 volts. L'intervalle pendant lequel la tension d'alimentation est appliquee à l'appareil de chauffage électrique quand la tension d'alimentation a une valeur nominale de 220 volts est le quart de celle dans le cas où la valeur nominale est 110 volts. Cependant, la puissance fournie à partir d'une tension de 220 volts à l'appareil de chauffage electrique est la même que celle dans le cas où la tension est de 110 volts. Ces objets et avantages de l'invention ainsi que d'autres apparaitront clairement au cours de la description qui va suivre d'un mode préferé de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un exemple d'un schéma de l'invention, la figure 2 montre les formes d'onde des signaux observés en différents points du circuit de la figure 1 lorsqu'une tension nominale basse de 110 volts est fournie, et la figure 3 montre les formes d'onde observies en différents points du circuit de la figure 1 lorsqu'une tension nominale haute de 220 volts est fournie. La figure 1 représente un exemple d'un schéma de l'invention. Un redresseur conventionnel 5 est destine à fournir une tension d'alimentation continue négative Vcc pour des pastilles de circuits in tégrés. La tension secondaire d'un transformateur abaisseur 50 est proportionnelle à la tension d'alimen tation alternative. Cependant, la tension continue -Vcc est régulée par une résistance 21 en série avec la diode Zoner et toujours limitée à la tension Zéner de cette diode. Un circuit de détection de tension 1 a pour but de produire un signal de référence de niveau bas en courant continu quand la valeur nominale de la tension d'alimentation alternative est 110 volts et un signal de référence de niveau haut en courant continu quand la valeur nominale de la tension d'alimentation alternative est 220 volts. La diode D2 du circuit de détection de tension 1, dont l'anode est connectée à l'enroulement secondaire du transformateur 50 et dont la cathode est connectee au condensateur 32 a pour but de charger ce condensateur 32 avec une tension positive. Un diviseur de tension constitué par la combinaison en série de deux résistances 22 et 23 est connecté en parallèle avec les condensateurs 32.Le point 25 de la connexion de deux résistances 22 et 23 est le point qui délivre je signal de référence en courant continu et il est connecté à une borne d'entrée d'une porte NON-ET 43. Le signal de référence au point 25 est au niveau haut quand la valeur nominale de la tension d'alimentation alternative est 220 volts et au niveau bas quand la valeur nominale de la tension d'alimentation alternative est 110 volts. Les valeurs des résistances 22 et 23 doivent être déterminées de maniée que ce signal de référence de niveau haut soit supérieur au niveau seuil du signal d'entree de la porte NON-ET 43 et que le signal de référence au niveau bas soit au-dessous du niveau seuil du signal d'entrée de la porte NON-ET 43.Le générateur d'impulsions de temporisation 2 a pour fonction de produire un signal de forme d'onde rectangulaire pendant un cycle sur quatre de la tension d'alimentation alternative. Un compteur en anneau 11 est utilisé comme un compteur modulo4. Deux bornes d'entrée de la porte NON-ET 41 sont con nectées en commun à la résistance 24 dont l'autre borne est connectée à une ligne d'alimentation alternative. Le signal de sortie de la porte NON-ET 41 est appliqué à la borne d'autorisation du compteur 11. Le signal de sortie du compteur 11 est inverse par la porte NON-ET 42 et appliqué à deux autres bornes d'entrée de la porte NON-ET 43. La porte NON-ET 41 produit un signal de forme d'onde rectangulaire positive pendant une alternance négative de la tension alternative d'alimentation, comme le montrent les figures 2 (B) et 3 (B). Le compteur 11 qui reçoit le signal provenant de la porte NON ET 41 produit un signal de forme d'onde rectangulaire positive pendant un cycle sur quatre de la tension d'alimentation alternative car le compteur est un compteur modulo-4 comme le montrent les figures 2 (C) et 3 (C). La forme d'onde de sortie de l'inverseur 42 est représentée sur les figures 2 (D) et 3 (D).Le gene- rateur de déclenchement 3 a pour fonction de produire une impulsion de déclenchement à tous les points de passage par zéro de la tension d'alimentation alternative afin que cette derniere soit appliquée à l'appareil de chauffage électrique lorsqu'une tension de 110 volts est fournie par la compagnie de distribution électrique et en deux points de passage par zéro tous les quatre cycles quand une tension de 220 volts est fournie. Chacune de deux bornes d'entrée de la porte NON-ET 43 est connectee à la porte NON-ET 42 et à un diviseur de tension du circuit de détection de tension 1, respectivement.Etant donné que le niveau de sortie du point 25 du diviseur de tension est bas quand la tension d'alimentation altervative est 110 volts, le signal'due sortie de la porte NON-ET 43, comme le montre la figure 2 (E) est toujours haut, independamment de la forme d'onde de sortie de la porte NON-ET 42. Quand la tension d'alimentation alternative est 220 volts, le signal de sortie de la porte NON-ET 43 est le même que celui de la porte NON-ET 42^comme le montre la figure 3 (-E), en raison du niveau bas de sortie au point 25. Le signal de sortie de la porte NON-ET 43 est inversé par l'inverseur 44 dont la borne de sortie est connectée à une résistance 26 reliée à la borne d'autorisation du circuit intégré de passage par zéro 12. En raison de cette connexion, le circuit intégré de passage par zéro produit deux impulsions en deux point de passage par zero correspondant à un cycle sur quatre de la tension d'alimentation alternative. Quand la tension d'alimentation alternative est 110 volts, le niveau d'entree de la borne d'autorisation du circuit intégré de passage par zéro 12 est au niveau bas, comme le montre la figure 2 (F) de maniere à toujours autoriser ce circuit integré 12. Quand la tension d'alimentation alternative est 220 volts, le signal d'entrée à la borne d'autorisation du circuit intégré de passage par zéro 12 est au niveau bas seulement pendant un cycle sur quatre, comme le montre la figure 3 (F). Dans le cas de 220 volts, le circuit integre 12 n'est autorisé que pendant un cycle sur quatre. La borne d'entrée du circuit intégré de passage par zéro 12 est connectée à la ligne d'alimentation alternative par une résistance 25 de sorte que ce circuit intégré 12 produit un train d'impulsions apparatssant à tous les points de passage par zéro de la tension d'alimentation alternative. Cependant, le circuit intégré 12 produit le train d'impulsions repré senté sur la figure 2 (G) lorsque l'alimentation alternative de 110 volts est fournie et le train d'impulsions représenté sur la figure 3 (G) quand l'alimentation alternative de 220 volts est fournie car sa borne d'autorisation est contrôlée par la sortie de la porte NON-ET 44. Le circuit de commande d'alimentation 4 a pour fonction de commander la puissance d'entrée fournie à l'appareil de chauffage electrique à partir de la ligne d'alimentation alternative. Les bornes principales d'un triac 70 sont connectées entre les deux lignes d'alimentation, en serie avec les fils de chauffage electrique 60 et la borne de commande du triac 70 est connectee à la borne de sortie du generateur de déclenchement 3 par une resistance 27 de manière qu'il soit debloqué ou bloqué en fonction de la tension nominale de l'alimentation alternative four; nie par la compagne de distribution d'électricité. Quand la tension d'alimentation alternative de 110 volts est fournie par une ligne d'alimentation, le signal applique à l'électrode de commande du triac 70 présente la forme d'onde de la figure 3 (G) Ce signal déclenche le triac 70 pendant un cycle sur quatre de la tension d'alimentation alternative. Par conséquent, un cycle sur quatre de la tension d'alimentation alternative de 220 volts est transféré à l'appareil de chaufface électrique par le triac 70. Ainsi, avec l'unité d'alimentation constante de l'invention, une puissance électrique constante est toujours fournie à l'appareil de chauffage électrique independamment de la valeur nominale de la tension d'alimentation alterwative. REVENDICATIONS 1. Unité d'alimentation constante pour un appareil de chauffage électrique, destinée à fournir une puissance constante à l'appareil de chauffage électrique quelle que soit la tension nominale, avec deux tensions d'alimentation nominales, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de détection de tension (1) qui produit un signal de référence en courant continu de niveau haut ou de niveau bas en fonction de la tension d'alimentation nominale haute ou basse, un générateur d'impulsions de temporisation (2) qui produit un signal de forme d'onde rectangulaire à la fréquence de la tension d'alimentation d'entrée pendant un cycle sur quatre de la tension d'alimentation, un générateur de déclenchement (3) qui produit un signal de déclenchement aux points de passage par zéro déterminés de la tension d'alimentation en fonction d'une combinaison des signaux de sortie du circuit de détection de tension et du générateur d'impulsions de temporisation, et un circuit de commande de puissance (4) qui commande la puissance d'entree de l'appareil de chauffage electrique par ledit signal de déclenchement. 2. Unité d'alimentation constante d'un appareil de chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit circuit de detection de tension (1) comporte une diode (D2) dont l'anode est connectée à l'enroulement secondaire d'un transformateur abaisseur (50), un condensateur (32) dont la borne positive est cannectee à la cathode de la diode (D2) de manière à être charge par le courant de la diode (02), et une combinaison en série de résistances (22,23) connectée en parallèle avec ledit condensateur (32) de manière à diviser la ten sion aux bornes dudit condensateur (32), ledit générateur d'impulsions de temporisation (2) comporte une porte NON-ET (41) dont deux entrées sont connectées en commun à une ligne d'alimentation par une résistance (24), un compteur modulo-4 (11) dont la borne d'autorisation est connectee à la sortie de ladite porte NON-ET (41), et une porte NON-ET (42) dont deux bornes d'entree sont connectées en commun à la sortie dudit compteur modulo-4 (11), ledit générateur de déclenchement (3) comportant une porte NON-ET (43) dont une entre est connectée à la sortie du circuit de détection de tension (1) et dont une autre entrée est connectée à la sortie dudit générateur d'impulsions de temporisation (2), une porte NON-ET (44) dont deux entrées sont connectees en commun à la sortie de ladite porte NON-ET (43), un circuit integré de passage par zéro (14) dont la borne d'autorisation est connectée à la sortie de ladite porte NON-ET (44) par une résistance (26) et dont l'entrée est connectée à une ligne d'alimentation par une résistance (25), le circuit de commande de tension (4) comportant un triac (70) dont l'électrode de commande est con nectée à la sortie dudit générateur d'impulsions de déclenchement (3) par une résistance (27) et dont une borne principale est connectée au fil chauffant d'un appareil de chauffage électrique (6).