Brevet FR2644589A1 — publié le 19900921

La présente invention concerne un circuit de mesure et de numérisation de la valeur d'une résistance variable. Elle s'applique à la régulation et à l'affichage numérique d'une température mesurée à l'aide d'une résistance variant avec la température et est particulièrement utile dans un système de régulation d'une installation de chauffage. Les systèmes modernes de régulation d'installation de chauffage comprennent, entre autres, une sonde thermostatique, un microprocesseur, un dispositif d'affichage numérique et un organe de commande d'une source de chaleur. La sonde thermostatique est souvent une thermistance, c'est-à-dire un composant électronique dont la résistance varie avec la température. Le microprocesseur permet associé à une horloge numérique de définir plusieurs programmes de régulation, selon la tranche horaire et, éventuellement, le jour. Le dispositif d'affichage numérique est utilisé simplement pour afficher l'heure courante. L'organe de commande est classiquement un relais commutant le circuit d'alimentation de la source de chaleur. A titre d'exemple, un tel système est décrit dans le document EP-A-O 079 410. Le dispositif d'affichage a déjà été utilisé pour afficher d'autres informations que l'heure, par exemple l'état marche ou arrêt de la source chaleur, etc. En particulier, on a cherché à l'utiliser pour afficher la température ambiante mesurée par la sonde thermostatique. Jusqu'ici, pour cette application, on a utilisé un convertisseur analogique-numérique auquel est appliquée la tension variable en fonction de la température et qui délivre la valeur numérique correspondante. Cette solutlon présente l'inconvénient d'être relativement chère en raison du cout du convertisseur. Certains microprocesseurs contiennent un convertisseur analogiquenumérique mais sont en conséquence plus chers. Un objet de l'invention consiste à prévoir un circuit permettant de se servir du dispositif d'affichage numérique pour afficher directement la température mesurée par la sonde thermostatique, sans utiliser de convertisseur proprement dit. Comme on le verra par la suite, cette possibilité n'est pas limitée aux systèmes de régulation à microprocesseur, mais peut aussi être utilisée avec un microprocesseur individuel et un dispositif d'affichage numérique séparé pour afficher des valeurs de résistances variables quelconques. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un circuit permettant, dans un système de régulation à microprocesseur, une conversion analogique-numérique en n'ajoutant que très peu de composants électroniques, ceux-ci étant très simples et très bon marché. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un circuit de numérisation de la valeur d'une résistance variable comprenant un microprocesseur contenant une unité arithmétique et logique, une mémoire de données, une horloge, un compteur, une entrée d'interruption, et trois ports de sortie à trois états, potentiel de masse, potentiel positif, ou haute impédance, l'entrée d'interruption étant reliée en parallèle à une borne d'un condensateur dont l'autre borne est à la masse, à une borne de la résistance variable dont l'autre borne est reliée au premier port de sortie, à une borne d'une première résistance fixe dont la valeur correspond à une valeur déterminée de la résistance variable et dont l'autre borne est reliée au second port, et à une borne d'une seconde résistance fixe dont la valeur correspond à la variation de la résistance variable entre deux valeurs prédéterminées et dont l'autre borne est reliée au troisième port, les trois ports étant initialement au potentiel de masse et le compteur à zéro, chacun des trois ports étant successivement, du premier au troisième, mis au potentiel positif tandis que les deux autres ports sont mis à haute impédance et que le compteur des impulsions d'horloge est déclenché, le potentiel positif provoquant, à chaque fois, la charge du condensateur ce qui provoque au bout d'un temps défini par la résistarice reliée audit port et la capacité du condensateur une élévation de tension à l'entrée d'interruption qui, quand elle atteint la valeur du signal d'interruption, provoque l'arrêt du compteur et la mise à la masse des trois ports, le contenu du compteur étant ensuite transféré dans une place correspondante de la mémoire, le premier contenu obtenu étant ensuite soustrait du second contenu obtenu et le résultat obtenu étant divisé par le troisième contenu obtenu et multiplié par la différence entre lesdites valeurs prédéterminées pour obtenir la valeur numérique de la résistance variable. Suivant une autre caractéristique, la résistance variable est une thermistance. Suivant une autre caractéristique, la résistance variable est une thermistance montée en série avec une résistance de linéarisation. Suivant une autre caractéristique, le circuit comprend encore un dispositif d'affichage numérique associé au microprocesseur. Suivant une autre caractéristique, la résistance variable comprend la thermistance d'un thermostat d'ambiance et le microprocesseur commande un système de régulation d'une installation de chauffage. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation de circuit suivant l'invention, le bloc-diagramme étant montré dans le dessin joint de la Figure unique. Le circuit de la Figure unique comprend un microprocesseur MUP dans lequel sont montrés une mémoire de données RAM, une unité arithmétique et logique UAL, une horloge HOR, un compteur COM, un registre tampon BUF, un bus de données DON, une entrée d'interruption INT, et trois ports de sortie P1, P2 et P3. Le compteur COM est représenté physiquement bien qu'il soit réalisé en logiciel, ainsi que le registre BUF, car cette représentation rend la description du fonctionnement plus facile. Le compteur COM a une entrée d'horloge à laquelle sont appliquées les impulsions H reçues de l'horloge HOR, une entrée d'activation ACT qui laisse les impulsions reçues par l'entrée H entrer dans le compteur, une entrée RAZ qui remet le contenu du compteur à zéro, et des sorties parallèles respectivement reliées aux entrées parallèles du registre BUF. Le registre BUF a une entrée CHA autorisant son chargement et des sorties parallèles reliées au bus DON. Les entrées ACT, RAZ et CHA, ainsi que le bus DON sont sous la commande de l'unité centrale du microprocesseur. A l'intérieur du microprocesseur MUP, l'entrée d'interruption INT est reliée au bus DON. Chacun des ports de sortie P1 à P3 est relié à un contact électronique, représenté symboliquement par un contact électromécanique, qui lui permet d'être relié à un parmi trois plots, le premier plot étant relié à une source de tension positive Vcc, le second étant à haute impédance et le troisième étant à la masse, ce qui est tout à fait classique. A l'extérieur du microprocesseur MUP, entre le port P1 et l'entrée INT est connectée une résistance RE; entre le port P2 et l'entrée INT est montée une résistance RO; et entre le port P3 et l'entrée INT est montée une résistance RT. En pratique, la résistance RE est une simple résistance, la résistance RO se compose d'une résistance simple en série avec une résistance de réglage, et la résistance RT se compose d'une thermistance TH entre les bornes de laquelle est montée, en parallèle une simple résistance. La résistance montée en parallèle sur la thermistance TH assure d'une manière classique la linéarité de la variation de résistance en fonction de la variation de température dans la plage d'utilisation considérée. Enfin, entre l'entrée INT et la masse est monté un condensateur G. On va décrire le fonctionnement du circuit en considérant d'abord le port PI, la résistance RE, le condensateur C et l'entrée INT. Initialement, on suppose les trois ports P1 à P3 au repos, c'est-à-dire à la masse de façon à assurer que le condensateur C est complètement déchargé au début de chaque cycle de mesure. Le microprocesseur commute le port P1 à la tension Vcc, commute les ports P2 et P3 à haute impédance et simultanément active l'entrée ACT du compteur COM. Il en résulte que le condensateur C se charge avec une constante de temps dépendant de RExC et que la tension appliquée à l'entrée INT monte. Simultanément le compteur COM compte des impulsions H à relativement haute fréquence.Quand la tension aux bornes du condensateur C atteint un seuil prédéterminé, un signal d'interruption est engendré vers le coeur du microprocesseur MUP et y entraîne la désactivation de l'entrée ACT, l'activation de l'entrée CHA qui fait passer le contenu du compteur COM dans le registre BUF, la mise à la masse des trois ports P1 à P3, et le déroulement d'un programme particulier, que l'on décrira plus loin. A la fin de cette phase, la mise à la masse des trois ports P1 à P3 entraîne que le condensateur C se décharge avec un constante de temps faible. On doit tenir compte de ce temps de décharge avant de déclencher une nouvelle phase. Le registre BUF contient alors la valeur numérique du temps TE que la tension appliquée à l'entrée INT a mis pour atteindre le seuil prédéterminé. Par ailleurs, la mise à la masse des ports P1 à P3 décharge rapidement le condensateur C. Le programme particulier, déjà mentionné ci-dessus, fait, par ailleurs, transférer le contenu TE du registre BUF à une adresse adéquate de la mémoire RAM. Cette phase de fonctionnement est ensuite répétée en considérant le port P2 ce qui permet d'obtenir un temps TO, puis encore une fois en considérant le port P3 ce qui permet d'obtenir un temps TT. En pratique, la valeur de la résistance RO est égale à celle de la résistance RT à 0 C et la résistance RE est égale à l'écart de résistance dR de RT pour un écart de température dO égal à 250 C dans la plage de fonctionnement de l'installation, soit par exemple une plage allant de 50 C à 300 C. Bien entendu, les valeurs mentionnées cidessus pour l'écart de température et les limites de la plage ne sont données qu'à titre indicatif et ne limitent pas la portée de l'invention. Les relations entre les temps TE, TO et TT et les résistances RE, RO et RT sont les suivantes: TE = k.RE.C; TO = k.RO.C; TT = k.RT.C (1) où C est la capacité du condensateur C et k un coefficient. La température 0, à un instant donné, découle de la relation: O = (TO - TT).TE dO (2) Le programme général du microprocesseur est donc le suivant: Etat initial - initialisation avec les ports P1 à P3 à haute impédance, avec C0M et BUF à zéro, Première phase - port P1 à Vcc, ports P2 et P3 à haute impédance, ACT mis à un, - réception du signal d'interruption par INT, ACT mis à zéro, CHA mis à un, ports P1 à P3 à la masse, - ports P1 à P3 à la masse, avec COM à zéro, transfert du contenu TE de BUF dans RAM, Deuxième phase - port P2 à Vcc, ports P1 et P3 à haute impédance, ACT mis à un, FUF mis à zéro, - réception du signal d'interruption par INT, ACT mis à zéro, CHA mis à un, ports P1 à P3 à la masse, - ports P1 à P3 à la masse, avec COM à zéro, transfert du contenu TO de BUF dans RAM, Troisième phase - port P3 à Vcc, ports PI et P2 à haute impédance, ACT mis à un, BUF mis à zéro, - réception du signal d'interruption par INT, ACT mis à zéro, CHA mis à un, ports P1 à P3 à la masse, - ports P1 à P3 à la masse, transfert du contenu TT de BUF dans RAM, Calculs et affichage - transfert des données numériques TE, TO et TT de RAM dans l'unité UAL qui calcule la donnée numérique O suivant la relation (2) ci-dessus, - transfert de la donnée 0 vers le dispositif d'affichage et de régulation, puis déclenchement d'une temporisation jusqu'à la pro chaine initialisation. On notera que le circuit de l'invention permet la numérisation de la valeur de la température ambiante et sa comparaison avec la température de consigne qui a également été introduite dans le microprocesseur pour en tirer les instructions de commande du système de chauffage. I1 est également évident que le circuit composé des trois résistances RE, RO et RT, et du condensateur C peut être utilisé avec un microprocesseur quelconque, la partie variable de la résistance RT n'étant pas nécessairement une thermistance. La résistance variable peut être d'une nature quelconque. REVENDICATIONS 1) Circuit de mesure et de numérisation de la valeur d'une résistance variable comprenant un microprocesseur (MUP) contenant une mémoire de données (RAM), une horloge (HOR), un compteur (COM), une entrée d'interruption (INT), et trois ports de sortie (P1 à P3) à trois états, potentiel de masse, potentiel positif (Vcc), ou haute impédance (HI), caractérisé en ce que l'entrée d'interruption (INT) est reliée en parallèle à une borne d'un condensateur (C) dont l'autre borne est à la masse, à une borne de la résistance variable (RT) dont l'autre borne est reliée au premier port de sortie (P3), à une borne d'une première résistance fixe (RO) dont la valeur correspond à une valeur déterminée de la résistance variable et dont l'autre borne est reliée au second port (P2), et à une borne d'une seconde résistance fixe (RE) dont la valeur correspond à la variation de la résistance variable (RT) entre deux valeurs prédéterminées et dont l'autre borne est reliée au troisième port (P1), les trois ports (P1 à P3) étant initialement au potentiel de masse et le compteur (COM) à zéro, chacun des trois ports étant successivement, du premier (P3) au troisième (P1), mis au potentiel positif (Vcc) tandis que les deux autres ports sont mis à haute impédance (HI) et que le compteur (COM) des impulsions (H) d'horloge (HOR) est déclenché, le potentiel positif (Vcc) provoquant, à chaque fois, la charge du condensateur (C) ce qui provoque au bout d'un temps défini par la résistance reliée audit port et la capacité du condensateur une élévation de tension à l'entrée d'interruption (INT) qui, quand elle atteint la valeur du signal d'interruption, provoque l'arrêt du compteur (COM) et la mise à la masse des trois ports (P1 à P3), le contenu du compteur (COM) étant ensuite transféré dans une place correspondante de la mémoire (RAM), le premier contenu obtenu étant ensuite soustrait du second contenu obtenu et le résultat obtenu étant divisé par le troisième contenu obtenu et multiplié par la différence entre lesdites valeurs prédéterminées pour obtenir la valeur numérique de la-résistance variable (RT). 2) Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance variable (RT) est une thermistance. 3) Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance variable (RT) est une thermistance (TH) montée en parallèle avec une résistance de linéarisation. 4) Circuit suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit comprend encore un dispositif d'affichage numérique (AFF) associé au microprocesseur (MUP). 5) Circuit suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la résistance -variable (RT) mesure une température et en ce que le microprocesseur (MUP) commande un système de régulation d'une installation de chauffage.