Brevet FR2662797A1 — publié le 19911206

La présente invention concerne un capteur-transducteur de température, notamment pour des applications dans le domaine électrodomestique. On sait que dans de telles applications, la connaissance et éventuellement le contrôle de la température est un facteur particulièrement important. A titre d'exemples de telles applications, on peut citer notamment les fours de cuisson, les convecteurs, les installations de chauffage central, les chauffe-eau, les thermostats d'ambiance etc... Dans les capteurs-transducteurs selon une des techniques actuellement connues, ltélément sensible est constitué par une sonde à résistance dont la valeur ohmique varie en fonction de la température selon une loi qui peut être déterminée de façon expérimentale. Cette résistance est réalisée par un dépit sous vide, sur un disque support en céramique, d'un matériau présentant une résistivité qui varie avec la température par exemple un film de nickel. L'élément sensible est relié à un système électronique de traitement du signal qu'il génère, ce système électronique étant conçu de façon d'une part à effectuer la détermination de la mesure de la température ainsi détectée et d'autre part à assurer la commande d'un circuit de puissance, en fonction des applications. On sait que l'une des plus grandes difficultés dans les circuits de traitement de signaux analogiques réside dans la compensation ou la correction des effets de la température ambiante sur les différents constituants du système électronique de traitement des signaux. Jusqu a présent les solutions qui ont été développées en vue de résoudre un tel problème ne donnent pas toujours satisfaction. C'est la raison pour laquelle la présente invention se propose d'apporter une solution particulièrement simple à ce problème, cette solution permettant d'intégrer l'ensemble des différents effets liés à la variation de la température ambiante des composants du circuit électronique de traitement et de ce fait d'en être pratiquement indépendant. On exposera maintenant le principe de base sur lequel repose la présente invention. Ce principe de base est constitué par le temps de charge ou de décharge d'un condensateur C, de capacité fixe, dans un circuit résistance-condensateur RC. La loi qui régit la différence de potentiel V aux bornes d'un tel condensateur C est connue et elle est de la forme (1) V = Vref - (Vref - V0 ) exp(- t ) RC relation dans laquelle : V0 désigne la différence de potentiel aux bornes du condensateur C à un instant t = 0 Vref désigne la différence de potentiel qui est appliquée aux bornes du circuit RC à l'instant t = 0, cette valeur étant par hypothèse constante et t désigne le temps écoulé depuis l'instant t = 0. L'équation (1) ci-dessus permet d'obtenir la relation ciaprès: (2) t = RC x Log ( Bref - V0 ) Vref - V relation qui après simplification devient (3) t = KR avec K défini par (4) K = C x Log ( V=f - V0 ) Vref - V Si l'on considère maintenant que l'ensemble des paramètres définissant K peut varier, dans des proportions raisonnables, en fonction de la température ambiante Ta, la relation (3) peut alors s'écrire sous la forme suivante (5) t = K (Ta) R Si maintenant l'on part de l'hypothèse selon laquelle la variation de la température ambiante est un phénomène suffisamment lent pour que lton puisse admettre que, sur un court intervalle de temps par exemple de l'ordre de quelques secondes, les valeurs des différents paramètres sont constantes, il en résulte que si, dans ce court intervalle de temps on effectue différentes mesures de temps ti sur différentes résistances Ri, on a différentes relations du type suivant (6) ti = K(Ta) x Ri Si parmi ces résistances Ri, il existe une résistance Rref, qui est indépendante de la température ambiante Ta dans la plage de température envisagée pour l'application, on peut en déduire d'une part la valeur du coefficient K(Ta), par l'intermédiaire du temps correspondant tref et d'autre part pour toute valeur de résistance Ri, on a la relation suivante (7) Ri = ~ ti Rref tref I1 en résulte que, quelle que soit la température ambiante dans la plage de température où la résitance Rref est indépendante de celle-ci, la mesure de ti et de tref permet de connaître la valeur de la résistance Ri. La présente invention concerne donc un capteur-transducteur de température, notamment pour tout système de contrôle de la température comportant un élément sensible constitué par une sonde à résistance dont la valeur ohmique varie en fonction de la température, ledit élément sensible étant relié à un circuit de traitement de signaux ayant pour fonction d'une part d'effectuer la détermination de la mesure de la température en délivrant une information de celle-ci et d'autre part par exemple de commander un circuit de puissance, ce circuit de traitement de signaux comportant des moyens de compensation des effets de la température ambiante sur ses composants caractérisé en ce que ces moyens consistent en un condensateur de capacité fixe C placé dans un circuit résistancecondensateur RC dont on mesure le temps de charge ou de décharge ti pour connatre la valeur de toute résistance Ri selon la relation Ri = ti Rref tref dans laquelle tref est le temps de charge ou de décharge du condensateur au travers d'une résistance de référence Rref dont la valeur est indépendante de la température ambiante dans un intervalle de temps déterminé. Les dessins annexés illustrent trois exemples de réalisation et d'application de l'invention. Bien entendu, ces exemples non aucun caractère limitatif. Dans l'exemple illustré par la figure 1, l'on mesure le temps de charge d'un condensateur C entre les instants t = O et ti (valeur de consigne préétablie), avec remise à zéro de la différence de potentiel aux bornes du condensateur entre chaque mesure de temps. Dans l'exemple schématisé par la figure 2, l'oscillateur de type RC, comme ci-dessus, est monté à l'entrée d'un comparateur à bascule de SCHMIDT et l'on compte le nombre d'oscillations obtenues pendant un temps pré-déterminé. L'exemple de réalisation illustré par la figure 3 diffère de celui représenté par la figure 2 par le montage en série des différentes résistances. I1 demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et ou représentés ici mais tutelle en englobe toutes les variantes. De même, le principe à la base de la présente invention peut être utilisé pour toutes autres applications que la connaissance d'une température à condition que l'élément sensible du capteur soit constitué d'une résistance dont la valeur varie avec le phénomène devant être mesuré. REVENDICATIONS 1. Capteur-transducteur pour tout système de contrôle de variable comportant un élément sensible constitué par une sonde à résistance dont la valeur ohmique varie en fonction du phénomène à observer, ledit élément sensible étant relié à un circuit de traitement de signaux ayant pour fonction d'une part d'effectuer la détermination de la mesure de ce phénomène en délivrant une information de celui-ci et d'autre part par exemple de commander un circuit de puissance, ce circuit de traitement de signaux comportant des moyens de compensation des effets de la température ambiante sur ses composants caractérisé en ce que ces moyens consistent en un condensateur de capacité fixe C placé dans un circuit résistancecondensateur RC dont on mesure le temps de charge ou de décharge ti pour connaiAtre la valeur de toute résistance Ri selon la relation Ri = ti Rref tref dans laquelle tref est le temps de charge ou de décharge du condensateur au travers d'une résistance de référence Rref dont la valeur est indépendante de la température ambiante dans un intervalle de temps déterminé. 2. Capteur-transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la connaissance d'une température, l'élément sensible de ce capteur-transducteur étant constitué par une sonde à résistance dont la valeur ohmique varie en fonction de la température.