Brevet FR2708720A1 — publié le 19950210

REGULATEUR DE TEMPERATURE AMBIANTE PAR TELECOMMANDE La présente invention concerne un système électronique de contrôle de température d'une habitation, dont les ordres sont transmis par une télécommande secteur. Habituellement la régulation de la température s'effectuant à l'aide d'un thermostat pose quelques problèmes, tels que la fixation du thermostat, la pose de fils pour la commande de chauffage par câbles apparents ou encastrés, obligeant l'utilisateur à faire des modifications importantes de l'installation. Certains thermostats déjà installés ne sont pas toujours positionnés de façon correcte pour enregistrer et réguler la température ambiante et leur utilisation en reste insatisfaisante. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Il est constitué d'un régulateur de température, muni d'un émetteur secteur et d'un récepteur de commande, cela permet de brancher le régulateur dans n'importe quelle pièce, à condition qu'il y ait au moins une prise de courant. Le régulateur se branche directement sur une prise de courant, mais muni d'un adaptateur prise de courant, cela permet de garder l'utilisation de cette prise. La sonde de température reliée au régulateur par un fil de faible section doit être placée à environ 1,50 m du sol pour enregistrer correctement la température. Le régulateur est également muni d'une horloge et de deux réglages, un pour la température de jour et un pour la température de nuit. Cela permet de programmer la température suivant les besoins de l'utilisateur. Le régulateur pour s'adapter à tous types de chauffage à plusieurs modes d'utilisation. Il agit directement sur une vanne de mélange chauffage motorisée, quelque soit la tension de fonctionnement du moteur car les sorties de commande sont des contacts libres de potentiel. Lorsque la température ambiante diminue d'environ 0,1 [deg] le régulateur donne l'ordre par temporisation de 6 secondes en 6 secondes et par l'intermédiaire de la télécommande secteur d'ouvrir la vanne jusqu'à tant que la température arrive au point de consigne. La temporisation permet de s'adapter à tous types de vanne motorisée quelque soit leur temps d'ouverture. Idem lorsque la température augmente de 0,1 [deg], la vanne se ferme au lieu de s'ouvrir. Lorsque la température baisse ou augmente d'environ 1 [deg] le régulateur fait ouvrir ou fermer la vanne, mais sans temporisation pour permettre d'avoir une température immé- diate et réguler par la suite. On peut aussi l'utilisé en simple thermostat d'ambiance tout ou rien, car il est muni d'un contact inverseur qui permet de sélectionner, soit pour vanne, soit pour thermostat tout ou rien. La temporisation peut-être suprimée par contacts inverseurs pour permettre d'être utilisé dans certains cas en climatisation. La liaison entre le régulateur émetteur et le récepteur de commande se fait par une télécommande secteur d'une portée suffisante pour un pavillon. Un utilise les fils du secteur pour véhiculer les informations, de plus le système est codé. Le code sera choisi par l'utilisateur se qui permet d'utiliser plusieurs types de télécommande secteur sans aucun inconvénient. Pour faire ressortir l'intérêt du système de l'invention, on a pris l'exemple du pavillon mais son utilisation ne se limite pas à ce genre d'application. Selon des modes particuliers de réalisation : - La sonde de température peut-être maintenue au mur par un système de punaise. Le régulateur est constitué d'une alimentation, d'un régulateur de température, d'un codeur, et d'un émetteur. Le récepteur de commande comporte une alimentation, un récepteur, un décodeur et une commande. Les schémas électroniques annexés illustrent l'invention : Les schémas 1/4 et 2/4 représentent le régulateur et l'émetteur. Les schémas 3/4 et 4/4 représentent le récepteur de commande. En référence au schéma 1/4, l'alimentation est sans transformateur, les condensateurs (2 et 3) permettent de faire chuter une tention importante sans dégagement de chaleur et limite le courant d'utilisation. La résistance (1) permet la décharge des condensateurs, lorsque l'alimentation est débranchée du secteur. L'alimentation est du type double alternance, le pont redresseur est constitué de deux diodes (5) et de deux diodes Zener (4), qui elles régulent la tension de sortie à 24 V et font office de redresseur. Le condensateur (6) sert de filtrage, le régulateur (8) régule la tention à 18 V, et le régulateur (10) régule la tension à 9 V . , Les condensateurs (7 - 9) empèchent le régulateur de se transformer en oscillateur. Le' condensateur (11) filtre une dernière fois et le condensateur (12) découple cette alimentation de la partie aval du schéma. Le schéma du LM 1893 N (26) est conforme aux recommandations de son constructeur National Semiconductor, il peut-être émetteur ou récepteur. La fréquence de fonctionnement est d'environ 125 KHZ, donnée par la valeur des condensateurs (30) entre les bornes 1 et 2 du LM 1893 N (26) et ajustée par le potentiomètre (28), mis en série avec la résistance (29) reliée à la borne 18 du LM 1893 N (26). C'est de ce réglage que dépend la portée de l'appareil. La borne 5 pour l'émetteurreste libre. Le bobinage d'adaptation (16) à la ligne secteur est accordé sur 125 KHZ avec un condensateur (17) en parallèle à l'enroulement de 49MicroH et l'enroulement de 0,405MicroH en série avec le condensateur secteur (13). Ce bobinage (16) à été spécialement conçu pour le LM 1893 N. L'adaptateur prise de courant se compose de deux parties, une fiche prise de courant (15) et une prise de courant (14). Cela permet de garder l'utilisation de la prise initiale. En référence au schéma 2/4, la sonde du régulateur, utilisée pour détecter la température ambiante est une CTN (37). C'est une résistance dont le coefficient de température est négatif, sa résistance augmente lorsque la température ambiante diminue et inversement. La variation de cette résistance n'est pas linéaire, pour la rendre linéaire il faut mettre en parallèle une résistance fixe (36) de la même valeur nominale que la CTN (37). Quelques points de mesures à certaines températures par le groupement CTN/R (37/36) : On remarque que la valeur ohmique de groupement CTN/R (37/36) varie de 500 par degrés celcius. Le choix de la plage de fonctionnement est de + 8 [deg] à 28 [deg], donc de 32 K à 22K . Le potentiomètre de réglage (46) en série avec la résistance (45) sert à afficher la température de jour. Le potentiomètre (49) permet d'afficher le nombre de degrés que l'on désire diminuer de la température normale, lorsque la programme de l'horloge (47) passe en régime de nuit. Le commutateur (48) permet de sélectionner le régime d'utilisation, soit l'horloge, soit régime de nuit permanent ou régime de jour permanent. L'horloge aura une programmation journalière ou hebdomadaire suivant le constructeur. Le circuit intégré LM 324 (40) a dans son boitier quatre ampli-op, montés en comparateur de potentiel. Les e+ des ampli-op I et II (40) sont reliés au point commun de la résistance (35) et du groupement CTN/R (36-37), le e- du I (40) au point commun des résistances (43-44) le e- du II (40) au point commun des résistances (42-43). Les e+ des ampli-op III et IV (40) sont reliés au point commun des résistances (44-45), le e- du III (40) au point commun des résistances (34-35) le e- du IV (40) au point commun des résistances (3.)-34).Les ampli-op I et II (40) demandent l'ouverture de la vanne par rapport au point de réglage, l'ampli-op 1 (40) réagit pour une différence de température d'environ 0,1 [deg] C et l'ampli-op II (40) réagit pour une différence de température d'environ 1 [deg] C. Les ampli-op III et IV (40) demandent la fermeture de la vanne par rapport au point de réglage, l'ampli-op III (40) réagit pour une différence de température d'environ 0,1 [deg] C et l'ampliop IV (40) réagit pour une différence de température d'environ 1 [deg] C. Lorsque la température ambiante diminue de 0,1 [deg] C, la résistance ohmique du groupement CTN/R (36-37) augmente et le potentiel sur le e* de l'ampli-op 1(40) est supérieur au potentiel de base e-. La sortie de l'ampli-op I (40) passe à l'état 1, les sorties des ampliop II III IV (40) restent à l'état 0 car le potentiel sur les e+ est inférieur ou égal aux e-. L'état 1 de la sortie de l'ampli-op 1 (40) arrive sur la première entrée de la porte NAND I (52). L'état 0 de l'ampli-op II arrive sur les entrées de la porte NAND III (52) et ressort en état 0 sur la sortie de la porte NAND IV (52) qui arrive sur la première entrée de la porte I du 4001 (61) ce qui favorise une temporisation de 6 s en 6 s à la sortie de la porte II du 4001 (61) par l'intermédiaire des résistances (58-59) et du condensateur (60).Cette temporisation arrive sur la deuxième entrée de la porte NAND I (52) ce qui permet d'avoir à la sortie de la porte NAND II (52) un état temporisé 0 et 1, ce qui permet d'ouvrir la vanne motorisée de 6 s en 6 s. Lorsque la température ambiante diminue de 1 [deg] C la résistance ohmique du groupement CTN/R (36-37) augmente et le potentiel sur les e+ des ampli-op I et II (40) est supérieur au potentiel de base des e-. La sortie des ampli-op I et II (40) passe à l'état 1 et les sorties des ampli-op III et IV (40) restent à l'état 0 car le potentiel sur les e+ est inférieur ou égal à celui des e-. Le passage à l'état 1 de la sortie de l'ampli-op II (40) supprime la temporisation qui arrive sur la deuxième entrée de la porte NAND 1 (52) et ressort à l'état 1 à la sortie de la porte NAND II (52), ce qui permet d'avoir l'ouverture de la vanne motoriée au maximum. Lorsque la température ambiante augmente de 0,1 [deg] C la résistance ohmique du groupement CTN/TR (36-37) diminue et le potentiel sur le e+ de l'ampli-op III (40) devient supérieur au e-. La sortie de l'ampli-op III (40) passe à l'état 1. Les sorties des ampli-op IV I et II (40) restent à l'état 0 car le potentiel sur les e+ est inférieur ou égal à celui des e-. L'état 1 de la sortie de l'ampliop III (40) arrive sur la première entrée de la porte NAND V (54). L'état 0 de l'ampli-op IV (40) arrive sur les entrées de la porte NAND VII (54) et ressort à l'état 0 sur la sortie de la porte NAND VIII (54) qui arrive sur la première entrée de la porte III du 4001 (61) ce qui favorise une temporisation de 6 s en 6 s à la sortie de la porte IV du 4001 (61) par l'intermédiaire des résistances (63-64) et du condensateur (65).Cette temporisation arrive sur la deuxième entrée de la porte NAND V (54) ce qui permet d'avoir à la sortie de la porte NAND VI (54) un état temporisé 0 etl, ce qui permet d'avoir la fermeture de la vanne motorisée de 6 s en 6 s. Lorsque la température ambiante augmente de 1 [deg] C la résistance ohmique du groupement CTN/R (36-37) diminue et le potentiel sur les e+ des ampli-op III et IV (40) devient supérieur à celui des e-, la sortie des ampli-op III et IV (40) passe à l'état 1. Les sorties des ampli-op I et II (40) restent à l'état 0 car le potentiel sur les e+ est inférieur ou égal à celui des e-. Le passage de l'état 1 de la sortie de l'ampli-op IV (40) supprime la temporisation qui arrive sur la deuxième entrée de la porte NAND V (54) et ressort à l'état 1 à la sortie de la porte NAND VI (54) ce qui permet d'avoir la fermeture de la vanne motorisée au maximum. La sortie de la porte NAND II (52) commande un transistor (71), la résistance(66) limite le courant sur la base du transistor (71). La sortie de la porte NAND VI (54) commande deux transistors (69-70) les résistances (68-67) limitent le courant sur les bases des transistors (69-70). Les transistors (70-71) commande l'alimentation du codeur (76), les deux diodes (72-73) font respecter un sens de circulation. Le transistor (69) commande un opto-transistor (80), la résistance (79) limite le courant sur la diode de l'opto-transistor (80) , cet opto-transistor (80) commande un petit relais en 24 V (81) muni de deux inverseurs, l'un envoie un + 9 V, l'autre une masse. Lorsque la température est stabilisée ou que l'on est en demande de température le relais (81) reste au repos. Ses contacts inverseurs ont la fonction suivante : le premier envoie un + 9 V sur le collecteur du transistor (71) et le deuxième envoie une masse sur les inter DIL (77) et sur la borne 12 du codeur (76).Lorsque la température augmente et dépasse le point de consigne le transistor (69) commande l'opto-transistor (80) qui lui alimente le relais (81) qui colle et fait basculer les inverseurs. A ce moment la leur fonction est : le premier donne le +9 V sur le collecteur du transistor (70), et le deuxième donne la masse sur les inter DIL (78) et sur la borne 6 du codeur(76). La diode (82) protège le transistor de l'opto-transistor (80) des effets dû aux phénomènes de self-induction qui se manifestent au moment des coupures. Le codeur est réalisé avec un MM 53200 (76) il est alimenté par + aux bornes 15 et 18 et par - à la borne 14. Le condensateur (75) et la résistance (74) placés sur la borne 13 fixent la fréquence d'horloge. Le codeur construit un message de treize impulsions dont douze peuvent être programées librement à 1 ou à 0.Il suffit pour cela de mettre à la masse les bornes prévues à cet effet. Cet ensemble à été séparé en deux parties. Un code de 5 bits aux bornes 1 - 2 - 3 - 4 - 5 qui pourra être réglé par l'utilisateur, au moyen des inter DIL(78). La borne 6 est fixe, c'est le code d'identification de la commande de froid (fermeture de la vanne). Un code de 5 bits aux bornes 7-8-9 10 - 11 qui pourra être réglé par l'utilisateur au moyen des inter DIL (77). La borne 12 est fixe, c'est le code d'identification de la commande de chaud (ouverture de la vanne). La sortie du codeur (76) borne 17 est sous la forme de niveaux logiques CMOS, le message est envoyé sur l'entrée 17 du LM 1893 N (26), qui par le secteur envoie les informations sur le recepteur.L'inverseur (38) permet de mettre la résistance (83) en parallèle entre la sortie de l'ampli-op I (40) et de son entrée e+, cette résistance(83) apporte une certaine hystérésis lors de l'emploi en simple thermostat d'ambiance à condition que l'inverseur (57) soit positionné sur + 9 V pour permettre de ne pas avoir de temporisation. Dans ce cas il faudra utilisé la sortie des contacts chauds du bornier (116) pour la commande de l'appareil ( ex : brûleur, convecteur électrique...). Les inverseurs (56-57) permettent de supprimer la temporisation en étant positionner sur + 9 V, afin que l'utilisation du montage en demande de chaud ou de froid puisse convenir à l'emploi d'un climatiseur. En référence au schéma 3/4 l'alimentation du récepteur de commande est identique à celle du schéma 1/4, à part le condensateur (2) qui n'a pas la même valeur du fait de la différence d'absorption de courant des deux appareils. Pour recevoir les messages envoyés par l'émetteur il faut le même bobinage d'accord que le schéma 1/4. Le circuit du LM 1893 N (84) est identique à celui de l'émetteur (26) du schéma 1/4 sauf pour la borne 5 qui est reliée à la masse, et une résistance (85) entre la borne 11 et la sortie borne 12. Cette sortie est reliée à la partie négative du condensateur (86). En référence au schéma 4/4 le condensateur (86), le transistor (87) et la résistance (88) forme un préamplificateur, suivi d'un circuit de mise en forme constitué par la résistance (89) du condensateur (90) et de deux partes NAND (91-92), la sortie de ces deux portes donne le message aux deux décodeurs (101-102). Les deux décodeurs (101-102) sont réalisés par des MM 53200, la fréquence d'horloge à leur borne 13 est la même que celle fixée par le codeur (76) du schéma 2/4. Le ȯdeur (101) décode les messages représentant la demande de chaud (ouverture de la vanne). Le décodeur (102) décode les messages représentant la demande de froid (fermeture de la vanne). Il va de soi que le code chaud et le code froid doivent tre identique sur le codeur et sur les décodeurs respectifs. La aussi les codes sont programmés par des inter DIL (96-97) . La borne 12 du décodeur (101) et la borne 6 du décodeur (102) sont reliées directement à la masse pour former le code d'identification décrit par le codeur. La sortie du décodeur (101) borne 17 est relié au point commun de la résistance (93) et des entrées de la porte NAND II (103), la sortie de la porte NAND III (103) respecte l'état reçu par les entrées de la porte NAND II (103) et commande un transistor (111). La résistance (110) limite le courant sur la base du transistor(111). Ce transistor commande un opto-transistor (113) qui commande un relais de puissance en 24 V. La résistance (112) limite le courant sur la diode de l'optotransistor (113), la diode (114) protège le transistor de l'opto-transitor (113) des effets dû aux phénomènes de self-induction qui se manifestent au moment des coupures. Le relais (115) est muni d'un contact inverseur, les bornes de ce contact sont reliées au bornier de raccordement (116). La sortie du décodeur (102) borne 17 est reliée au point commun de la résistance (98) et des entrées de la porte NAND II (104). Pour ce qui est de la fonction d circuit formée par les composants suivant, porte NAND III (104), résistance (105), transistor (106), résistance (117), opto-transistor (107), diode (108) et relais (109)est identique à celle décrite ci-dessus. Le bornier de raccordement (116) est constitué de 8 bornes, sur les deux premières arrive le 220Valternatif qui alimente l'appareil, les trois suivantes donnent le contact inverseur du relais (115) commande de chaud (ouverture de la vanne) et représenté par C : commun, NO : normalement ouvert, NC : normalement clos. Les trois dernières bornes du bornier (116) nous donne le contact inverseur du relais (109) commande de froid (fermeture de la vanne) et représenté par C : commun, NO : normalement ouvert, NC : normalement clos. Lorsque la température ambiante diminue ou augmente de 0,1 [deg] C, le régulateur commande le codeur (76) en lui indiquant le code à utilisé, soit chaud (77) ou froid (78) avec ou sans temporisation suivant la selection des inverseurs (57-56). Le codeur (76) donne le message à l'émetteur (26) qui transmet par l'intermédiaire du secteur au récepteur (84), qui lui envoie l'information au décodeur (101-102) qui sélectionne suivant le code le circuit de commande du relais (115) ou du relais (109) en respectant l'état du message délivré par le régulateur. Lorsque la température ambiante diminue ou augmente de 1 [deg] C, le processus de fonctionnement est identique à celui décrit pour 0,1 [deg] C, sauf que la temporisation est annulée même s'il y a une action sur les inverseurs (57-56). Les valeurs des composants cités ci-dessous, utilisés dans le régulateur schéma 1/4 - 2/4 et dans le récepteur de commande schéma 3/4 - 4/4 sont à titre indicatif. Schéma 1/4 : Schéma 2/4 : Schéma 3/4 : Même numérotation, même valeur de composant que le schéma 1/4 sauf pour le condensateur(2)qui à une valeur de 1,5 uF 4 V, une résistance (85) de 22 K en plus et le LM 1893 N numéroté pour le récepteur('84). Schéma 4/4 : REVENDICATIONS 1) Dispositif électronique régulant la température ambiante, quelque soit ses variations, supérieur ou inférieur, par l'affichage d'un point de consigne de jour ou de nuit, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur (40) de controle de température, une horloge (47) de programmation, un émetteur (26) schéma 1/4 - 2/4, qui se branche directement sur une prise de courant mais doté d'un adaptateur (14-15)laisse l'utilisation de la prise libre, et un récepteur de commande schéma 3/4 -4/4, la liaison entre l'émetteur (26) et le récepteur (84) se fait par une télécommande secteur. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le régulateur muni d'un codeur à deux codes, et le récepteur de deux décodeur (101-102), fonctionnant sur les mêmes codes respectifs réglés par l'utilisateur, ce qui permet d'utiliser plusieurs appareils à télécommande secteur sans inconvénient. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on peut temporisé de 6 s en 6 s l'information délivrée par le régulateur (40) et transmis au récepteur de commande pour l'application de vanne motorisée. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on peut suivant le mode choisi, utilisé le régulateur pour la commande d'un climatiseur en supprimant la temporisation de 6 s en 6 s par les inverseurs (56-57), ou transformé le régulateur en simple thermostat d'ambiance par les inverseurs(38-5?) pour la commande d'appareil de chauffage.