Brevet FR2691555A1 — publié le 19931126

Svstème de régulation des éauiaements chauffants ixir zones reniées pour la mise en oeuvre de produits en matériaux composites La présente invention concerne un système de régulation d'équipements chauffants électriques à hautes températures montés sur une presse destinée à la fabrication de produits en matière plastique ou matériaux composites, lesdits équipements chauffants étant répartis en plusieurs zones de chauffe équipés chacun d'un élément de chauffe et d'un capteur de température ayant deux bornes soumises à une tension électrique, les éléments de chauffe étant alimentés électriquement de façon indépendante par l'intermédiaire de moyens électroniques d'alimention en puissance, ledit système de régulation comportant un calculateur destiné à réguler les moyens électroniques d'alimentation en puissance en fonction de consignes prédéterminées par zone de chauffe et en fonction des indications fournies par lesdits capteurs de température. La demande internationale publiée sous le n WO 90/1173 concerne des éléments chauffants multizones, dans lesquels chaque zone de chauffe est équipée d'un thermocouple relié à un calculateur destiné au pilotage des moyens électroniques d'alimentation en puissance en fonction des points de consigne de chaque zone de chauffe. Les thermocouples et les éIéments -de chauffe peuvent naturellement être incorporés dans les outillages ou moules de production de pièces ou dans les éléments chauffants proprement dits. La production des pièces en matériaux composites exige un suivi rigoureux des courbes de montée en température et des paliers de température. Cette qualité ne peut être obtenue que si les indications de température fournies au calculateur par les thermocouples sont de bonnes qualités. Or, ces indications peuvent être perturbées par-des parasites extérieurs résultant notamment des courants à haute intensité qui alimentent les éléments de chauffe. Ces parasites sont d'autant plus importants qu'en général on relie l'une des bornes des thermocouples à la masse, et que l'indication de température est relevée sur la deuxième borne du thermocouple. De plus, le calculateur est situé à une distance suffisante des éléments de chauffe et les câbles de liaison reliant les thermocouples au calculateur ont une grande longueur, ce qui se traduit par des parasites supplémentaires et des fuites de courant inévitables. Enfin, en cas de panne d'un thermocouple, les systèmes de régulation actuels entrainent naturellement une surchauffe de la zone de chauffe associée. On y remédie en provoquant un arrêt total de l'alimentation électrique des éléments de chauffe, ce qui entraine une perte de production. Le but de la présente invention est de proposer une amélioration notable dans le système de régulation mentionné ci-dessus, et de faire en sorte que les indications de température reçues par le calculateur soient de meilleure qualité,et que la cuisson puisse se poursuivre dans de bonnes conditions en cas de panne éventuelle d'un capteur de mesure de température. Le but est atteint selon l'invention par le fait que le système de régulation proposé est caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens pour transformer les tensions relevées aux deux bomes de l'un quelconque desdits capteurs de température choisi par ledit calculateur selon une séquence établie, en une valeur numérique représentative de la température de la zone de chauffe associée audit capteur de température, ladite valeur numérique étant transmise audit calculateur en vue de la régulation des moyens électroniques d'alimentation, des moyens de détection de l'état de bon ou mauvais fonctionnement dudit capteur de température choisi, et des moyens pour déterminer une valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un état de mauvais fonctionnement par lesdits moyens de détection. Les moyens de transformation des tensions en valeur numérique sont de préférence situés près de la presse. Ceci permet de diminuer la longueur des fils de transmission des tensions et par le fait même l'influence des parasites. En revanche, les câbles de transmission de la valeur numérique représentative de la température peuvent être de grande longueur, car il est connu que les signaux numériques digitaux sont moins sensibles aux parasites. Enfin, chaque capteur de température transmettant les tensions de ses deux bornes auxdits moyens de transformation, les variations de tension dues aux parasites extérieurs peuvent être compensées. Les moyens pour transformer les tensions relevées en une valeur numérique comportent: un multiplexeur relié audit calculateur par un câblage servant à l'adressage d'un capteur de température et relié à chacun desdits capteurs de mesure par deux fils électriques, ledit multiplexeur fournissant en sortie les deux tensions relevées aux deux bornes du capteur de température choisi par ledit calculateur, un amplificateur opérationnel relié audit multiplexeur pour recevoir lesdites deux tensions et fournissant en sortie une tension différentielle, un moyen pour linéariser ladite tension différentielle, et un convertisseur analogique numérique relié audit calculateur et destiné à transformer la tension différentielle fournie par ledit moyen de linéarisation en une valeur numérique représentative de la température mesurée. Les moyens de détection de l'état de bon ou mauvais fonctionnement du capteur de température choisi sont interposés entre ledit amplificateur opérationnel et ledit calculateur et fournissent audit calculateur un signal de panne lorsque la tension différentielle est nulle. les moyens de transformation et les moyens de détection sont de préférence montés sur une seule plaque électronique. Selon un premier mode de réalisation, les moyens pour déterminer la valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un mauvais état de fonctionnement du capteur de température choisi sont prévus dans ledit calculateur. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens pour déterminer la valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un état de mauvais fonctionnement du capteur de température choisi comportent un microcontrôleur relié auxdits moyens de détection audit convertisseur et audit calculateur. Ledit microcontrôleur est de plus relié audit calculateur par ledit câblage servant à l'adressage d'un capteur de température et comporte une mémoire de stockage de l'état de fonctionnement de chaque capteur de température. De préférence, le système comporte de plus des moyens pour détecter une surchauffe de la zone de chauffe associée au capteur de température choisi, lesdits moyens étant interposés entre ledit moyen de linéarisation et ledit calculateur et fournissant audit calculateur un signal de surchauffe lorsque la tension différentielle est supérieure à une tension maximale prédéterminée. Le calculateur comporte alors des moyens pour couper l'alimentation électrique des éléments de chauffe en cas de réception du signal de surchauffe. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré fait à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente un schéma général d'une presse équipée de deux éléments chauffants multizones et du système de régulation de la présente invention, la figure 2 montre le schéma de principe du système de régulation de la présente invention. Sur la figure 1 on a représenté par la référence 1, un premier élément chauffant électriquement d'une presse pour la mise en oeuvre de produits en matériaux composites et par la référence 2, un deuxième élément chauffant de la même presse non représentée. Lesdits éléments chauffants 1 et 2 sont montés sur le bâti fixe ou la table de ladite presse. Ces éléments chauffants 1, 2 sont répartis en plusieurs zones de chauffe, référencés 3, chaque zone de chauffe 3 est équipée d'un élément de chauffe 4 et d'un capteur de température 5. Les éléments de chauffe 4 sont alimentés électriquement de façon indépendante par l'intermédiaire de moyens électroniques d'alimentation en puissance 6. Ces moyens électroniques d'alimentation en puissance 6 sont régulés par un calculateur 7 en fonction de consignes déterminées par le calculateur 7 et par zone de chauffe 3, en fonction des indications de température fournies par les capteurs de température 5 associés à chaque zone de chauffe 3. Les moyens électroniques de puissance 6 sont reliés au réseau électrique par un bornier 8 et comportant, de manière connue, soit des relais statiques, des triacs de puissance ou de thyristors pilotés en train d'ondes par des consignes extérieures délivrées par le calculateur 7. une carte électronique 9 est interposée entre les capteurs de température 5 et le calculateur 7. Cette carte électronique 9 constitue avec le calculateur 7 le système de régulation des équipements chauffants 1 et 2. Cette carte électronique 9 est représentée en détail sur la figure 2. Elle comporte essentiellement un multiplexeur 10 qui est relié au calculateur 7 par un câblage 10a, et à chacun des capteurs de température 5 par deux fils électriques 11, 12 reliés respectivement aux deux bornes 13, 14 du capteur de température 5 correspondant. Le capteur de température 5 est de préférence constitué d'un thermocouple qui délivre sur ses deux bornes 13, 14 des tensions dont la différence est fonction de la température à laquelle le thermocouple est soumis. Le multiplexeur 10 comporte deux bornes de sortie 15 et 16 auxquelles seront appliquées les tensions A et B fournies par le capteur de température 5 lequel est choisi en fonction d'une adresse transmise sur le câblage 10a par le calculateur 7. Les tensions A et B fournies par le multiplexeur 10 sont appliquées aux bornes d'entrée d'un amplificateur opérationnel 17 qui émet en sortie une tension égale à la différence des tensions A et B. Cette tension différentielle A-B est ensuite ajustée par un moyen de linéarisation 18 et un dispositif de compensation 19 de soudure froide et enfin elle est transformée en une valeur numérique V, représentative de la température relevée dans la zone de chauffe 3 associée au capteur de température choisi 5, par un convertisseur analogique numérique 20. La valeur numérique V est transmise au calculateur 7 par un câblage21 reliant le convertisseur 20 au calculateur 7. Cette valeur numérique V est utilisée par le calculateur 7 pour réguler les moyens électroniques d'alimentation en puissance 6 pour l'élément de chauffe 4 associé au capteur de température 5 précédemment choisi par le calculateur 7. La plaque électronique 9 comporte de plus des moyens 22 pour détecter une tension différentielle nulle à la sortie de l'amplificateur opérationnel 17, c'est-à-dire un état de non fonctionnement ou panne du capteur de température 5 choisi. Ces moyens 22 sont reliés, d'une part, à la sortie de l'amplificateur opérationnel 17 et, d'autre part, à l'ordinateur 7, ce qui permet à ce dernier de connaître l'état de non fonctionnement du capteur de température 5 choisi. La plaque électronique 9 comporte enfin des moyens 23 pour détecter à la sortie du dispositif de compensation 19 une tension différentielle supérieure à une tension maximale prédéterminée, c'est-à-dire un état de surchauffe de la zone de chauffe 3 correspondante. Ces moyens 23 sont reliés, d'une part, à la sortie du dispositif de compensation 19 et , d'autre part, au calculateur 7 afin de lui transmettre un signal de surchauffe lorsque la tension différentielle est supérieure à la tension maximale prédéterminée. Le calculateur 7 comporte des moyens pour couper l'alimentation électrique des éléments de chauffe 4 en cas de réception du signal de surchauffe. En cas de détection du signal de non fonctionnement du capteur de température choisi 5, le calculateur 7, comporte, selon une première variante de réalisation, des moyens pour déterminer une valeur numérique de température probable, en remplacement de la valeur numérique fournie par le convertisseur analogique numérique 20, qui est transmise aux moyens électroniques d'alimentation en puissance 6 en vue de déterminer l'intensité du courant alimentant l'élément de chauffe 4 associé au capteur de température 5 défaillant. Selon un deuxième mode de réalisation préféré, cette valeur numérique de remplacement est déterminée par un microcontrôleur 24 monté sur la plaque électronique 9, ce qui permet de décharger le calculateur 7. Ce microcontrôleur 24 est relié aux moyens de détection 22, au câblage d'adressage 10a au convertisseur analogique numérique 20 et au calculateur 7. n comporte une mémoire de stockage 25 de l'état de fonctionnement de chaque capteur de température 5, et des moyens 26 permettant de déterminer la valeur numérique de remplacement qui doit être fournie à la sortie du convertisseur analogique numérique 20. Avantageusement, le microcontrôleur 24 est également relié aux moyens de détection 23 de l'état de surchauffe d'une zone de chauffe 3, ce qui lui permet de stocker cette information dans la mémoire de stockage 25. Grâce à cette structure, la plaque électronique 9 peut être disposée au voisinage des éléments chauffants 1 et 2. Elle comporte des moyens pour transformer les tensions relevées aux deux bornes 11, 12 de l'un quelconque des capteurs de température 5 choisi par le calculateur 7 selon une séquence préétablie, en une valeur numérique représentative de la température de la zone de chauffe 3 associé au capteur de température choisi, ainsi que les moyens 22 pour détecter l'état de non fonctionnement du capteur de température choisi. Dans le deuxième mode de réalisation, la plaque électronique 9 transmet une valeur numérique de remplacement au calculateur 7 en cas de défaillance du capteur de température choisi. Celui-ci reçoit en même temps un signal de non fonctionnement qui permet de sortir un message sur la console opérateur du calculateur 7. Les informations stockées dans la mémoire 25 peuvent être traitées ultérieurement par des programmes préétablis afin de connaître l'état des zones de chauffe 3, des éléments de chauffe 4 et des capteurs de température 5 lors de l'entretien. La valeur numérique V représentative de la température relevée et fournie par le convertisseur analogique 20 est transmise au microcontrôleur 24 par le câblage 21. Le microcontrôleur 24 transmet ensuite cette valeur V ou la valeur de remplacement par le câblage 21a. REVENDICATIONS 1. Système de régulation d'équipements chauffants (1, 2) électriques à hautes températures montés sur une presse destinée à la fabrication de produits en matière plastique ou matériaux composites, lesdits équipements chauffants (1, 2) étant répartis en plusieurs zones de chauffe (3) équipés chacun d'un élément de chauffe (4) et d'un capteur de température (5) ayant deux bornes (13, 14) soumises à une tension électrique, les éléments de chauffe (4) étant alimentés électriquement de façon indépendante par l'intermédiaire de moyens électroniques d'alimention en puissance (6), ledit système de régulation comportant un calculateur (7) destiné à réguler les moyens électroniques d'alimentation en puissance (6) en fonction de consignes déterminées par zone de chauffe (3) et en fonction des indications fournies par lesdits capteurs de température (5). caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens (10, 17, 18, 19) pour transformer les tensions (A et B) relevées aux deux bornes (13, 14) de l'un quelconque desdits capteurs de température (5) choisi par ledit calculateur (7) selon une séquence établie, en une valeur numérique (V) représentative de la température de la zone de chauffe (3) associée audit capteur de température (5) , ladite valeur numérique (V) étant transmise audit calculateur (7) en vue de la régulation des moyens électroniques d'alimentation (6), des moyens de détection (22) de l'état de bon ou mauvais fonctionnement dudit capteur de température choisi (5) , et des moyens (24, 26) pour déterminer une valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un état de mauvais fonctionnement par lesdits moyens de détection (22). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour transformer les tensions (A et B) relevées en une valeur numérique (V) comportent: un multiplexeur (10) relié audit calculateur (7) par un câblage (10a) servant à l'adressage d'un capteur de température (S) et à chacun desdits capteurs de mesure (5) par deux fils électriques (11, 12) , ledit multiplexeur (10) fournissant en sortie les deux tensions (A, B) relevées aux deux bornes (13, 14) du capteur de température choisi (5) par ledit calculateur (7), un amplificateur opérationnel (17) relié audit multiplexeur (10) pour recevoir lesdites deux tensions (A, B) et foumissant en sortie une tension différentielle (A-B), un moyen (18) pour linéariser ladite tension différentielle (A-B), et un convertisseur analogique numérique (20) relié audit calculateur (7) et destiné à transformer la tension différentielle (A-B) fournie par ledit moyen de linéarisation (18) en une valeur numérique (V) représentative de la température mesurée, et en ce que les moyens de détection (22) de l'état de bon ou mauvais fonctionnement du capteur de température choisi (5) sont interposés entre ledit amplificateur opérationnel (17) et ledit calculateur (7) et fournissent audit calculateur (7) un signal de panne lorsque la tension différentielle (A-B) est nulle. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (26) pour déterminer la valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un mauvais état de fonctionnement du capteur de température choisi (5) sont prévus dans ledit calculateur (7). 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer la valeur numérique de remplacement en cas de détection d'un état de mauvais fonctionnement du capteur de température choisi (5) comportent un microcontrôleur (24) relié auxdits moyens de détection (22), audit convertisseur (20) et audit calculateur (7). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en que ledit microcontrôleur (24) est de plus relié audit calculateur (7) par le câblage (10a) servant à l'adressage d'un capteur de température (5) et comporte une mémoire de stockage (25) de l'état de fonctionnement de chaque capteur de température (5). 6. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des moyens (23) pour détecter une surchauffe de la zone de chauffe (3) associée au capteur de température choisi (5), lesdits moyens étant interposés entre ledit moyen de linéarisation (18) et ledit calculateur (7) et fournissant audit calculateur (7) un signal de surchauffe lorsque la tension différentielle (A-B) est supérieure à une tension maximale prédéterminée. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit calculateur (7) comporte des moyens pour couper l'alimentation électrique des éléments de chauffe (3) en cas de réception du signal de surchauffe.