Brevet FR2719439A1 — publié le 19951103

DISPOSITIF DE CONTROLE POUR INSTALLATION DE CHAUFFAGE ELECTRIQUE La présente invention concerne les installations de chauffage électrique, et plus particulièrement les installations adaptées pour fonctionner au cours de plages horaires à tarif préférentiel de fourniture d'électricité. Une installation de chauffage électrique pour fonctionnement au cours de plages horaires à tarif préférentiel comprend des résistances électriques de chauffage connectées à la ligne d'alimentation en énergie électrique par l'intermédiaire de commutateurs de puissance pilotés par un dispositif de commande recevant les informations de plages horaires et délivrant, sur une première sortie, le signal de commande des commutateurs et, sur une seconde sortie, un signal de présence de plage horaire à tarif préférentiel. Une telle installation de chauffage électrique assure généralement le chauffage de base électrique par le sol, et fonctionne durant une période dite "heures creuses EDF", soit généralement de 22 heures à 6 heures du matin. Elle comprend pour cela une horloge de pilotage d'heures creuses. Durant cette plage horaire d'autorisation de fonctionnement, le dispositif de commande détermine la durée d'enclenchement des commutateurs de puissance pour l'alimentation des résistances électriques de chauffage, cela en fonction de la température extérieure, d'un point de consigne et d'un écart affiché sur le dispositif de commande. Les commutateurs de puissance sont généralement pilotés en tout ou rien, selon des créneaux répartis tout au long de la plage horaire d'autorisation de fonctionnement, et selon un rapport cyclique déterminé en fonction de la température extérieure, du point de consigne et de l'écart affiché sur le dispositif de commande. Durant les heures normales de travail des techniciens de maintenance, généralement de 8 heures à 18 heures, tout le système est à l'arrêt, puisque l'on se trouve normalement en dehors de la plage horaire d'autorisation de fonctionnement ou plage d'heures creuses EDF. Il en résulte que les techniciens de maintenance ne peuvent pas aisément vérifier le bon fonctionnement de l'installation, ou détecter les causes d'un dysfonctionnement signalé par les usagers par suite d'une température excessive ou d'une température insuffisante dans les locaux chauffés par l'installation de chauffage électrique. Le problème proposé par la présente invention est de concevoir des moyens de contrôle permettant de donner aux techniciens de maintenance, pendant les horaires normaux de travail c'est-à-dire de 8 heures à 18 heures pour un jour donné, les informations nécessaires et suffisantes leur permettant d'apprécier la qualité de fonctionnement de l'installation de chauffage électrique. L'idée qui est à la base de l'invention est de comptabiliser la durée de présence de tension d'alimentation sur les résistances électriques de chauffage pendant chaque cycle de plage horaire à tarif préférentiel, de conserver l'information et de la rendre disponible pour un contrôle par les techniciens de maintenance pendant toute la journée suivante, puis d'effacer cette information au début de la période de plage horaire à tarif préférentiel suivante pour permettre une nouvelle comptabilisation. Ainsi, le dispositif de contrôle pour installation de chauffage électrique selon l'invention est destiné à une installation de chauffage électrique adaptée pour fonctionner au cours de plages horaires à tarif préférentiel de fourniture d'électricité, l'installation comprenant des résistances électriques de chauffage connectées à la ligne d'alimentation d'énergie électrique par l'intermédiaire de commutateurs de puissance pilotés par un dispositif de commande recevant sur une entrée des signaux de plage horaire produits par une horloge de pilotage d'heures creuses et délivrant sur une sortie le signal de commande des commutateurs de puissance. Le dispositif de contrôle selon l'invention comprend: - un dispositif de comptage de temps adapté pour compter et afficher la durée cumulée des périodes de présence d'un signal de connexion sur une première entrée, et pour remettre à zéro le comptage et l'affichage à réception d'un signal approprié de remise à zéro sur une seconde entrée, - un circuit d'entrée adapté pour relier la sortie des commutateurs de puissance à la première entrée du dispositif de comptage de temps pour produire le signal de connexion lorsqu'une tension est présente en sortie des commutateurs de puissance, - un circuit de remise à zéro adapté pour recevoir les signaux de plage horaire de l'horloge de pilotage d'heures creuses et pour produire ledit signal approprié de remise à zéro à réception d'un début de signal de présence de plage horaire à tarif préférentiel. Par cette combinaison de moyens, l'affichage du temps cumulé de fonctionnement de chauffage durant la plage horaire à tarif préférentiel précédente reste disponible jusqu'au début de plage horaire à tarif préférentiel suivante. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 illustre en vue de face un boîtier contenant un dispositif de contrôle selon la présente invention; - la figure 2 illustre en vue de côté le boîtier de la figure 1 adapté pour une fixation rapide sur rail; - la figure 3 illustre un circuit d'entrée pour adaptation des tensions d'entrée entre le réseau électrique et le dispositif de comptage de temps interne au boîtier de la figure 1; - la figure 4 illustre le schéma théorique d'un dispositif de comptage de temps dans un mode de réalisation du dispositif de contrôle selon l'invention; - la figure 5 illustre les diagrammes temporels des signaux en différents points du circuit de la figure 4; et - la figure 6 illustre le schéma de connexion d'un dispositif de contrôle selon un mode de réalisation de la présente invention, associé à une installation de chauffage électrique. Comme illustré sur la figure 6, le dispositif de contrôle 1 selon l'invention s'adapte par exemple à une installation de chauffage électrique 2 conçue pour fonctionner au cours de plages horaires à tarif préférentiel de fourniture d'électricité. L'installation de chauffage électrique 2 comprend des résistances électriques de chauffage 3 connectées à la ligne d'alimentation en énergie électrique 4 par l'intermédiaire de commutateurs de puissance 5 pilotés par un dispositif de commande 6. Le dispositif de commande 6 comprend une entrée 11 connectée à une horloge de pilotage d'heures creuses 7, par laquelle il reçoit des signaux de plage horaire générés selon les prescriptions de l'organisme de distribution d'électricité. Le dispositif de commande 6 reçoit également, par une entrée 8, les informations de température extérieure produites par un capteur de température 9. Le dispositif de commande 6 délivre, sur une première sortie 10, le signal de commande des commutateurs de puissance 5, qui est généralement un signal périodique en créneaux présentant un rapport cyclique approprié défini par le dispositif de commande pour produire un chauffage électrique approprié permettant de compenser tout ou partie des effets de la température extérieure mesurée par le capteur de température 9. Le signal de commande est présent sur la première sortie 10 seulement pendant les plages horaires à tarif préférentiel, déterminées en fonction des signaux de plage horaire reçus sur l'entrée 11. Une telle installation de chauffage électrique 2 est de structure connue, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de la décrire plus en détail. Le dispositif de contrôle 1 selon l'invention comprend, dans le mode de réalisation représenté sur les figures, un boîtier 12 sur lequel on distingue un afficheur 13 à affichage digital, un porte-fusible à fusible 14 et un voyant de fonctionnement 15. Un bornier de raccordement 16 permet le raccordement du dispositif de contrôle 1 à l'installation de chauffage 2, comme indiqué sur la figure 6. Comme on le voit sur la figure 2, des pièces de fixation 17 sont prévues sur la face arrière du boîtier 12, permettant la fixation rapide du boîtier 12 sur un rail du commerce. Comme illustré sur la figure 3, le dispositif de contrôle 1 selon l'invention comprend un dispositif de comptage de temps 18, adapté pour compter et afficher sur l'afficheur 13 la durée cumulée des périodes de présence d'un signal de connexion présent sur une première entrée 19, et pour remettre à zéro le comptage et l'affichage à réception d'un signal approprié de remise à zéro sur une seconde entrée 20. Le dispositif de contrôle comprend en outre un circuit d'entrée 21, adapté pour relier la sortie des commutateurs de puissance 5 de l'installation de chauffage 2 à la première entrée 19 du dispositif de comptage de temps 18, pour produire le signal de connexion lorsqu'une tension est présente en sortie des commutateurs de puissance 5. Un circuit de remise à zéro 22, illustré sur la figure 4, peut être intérieur au dispositif de comptage de temps 18, et est adapté pour recevoir les signaux de plage horaire générés par l'horloge de pilotage d'heures creuses 7 et pour produire le signal approprié de remise à zéro à réception du début de signal de plage horaire à tarif préférentiel produit par l'horloge de pilotage d'heures creuses 7. Comme illustré schématiquement sur la figure 4, le dispositif de comptage de temps 18 peut comprendre une horloge 23 délivrant des impulsions à une première entrée 24 d'une bascule logique ET 25 dont la seconde entrée 26 reçoit les signaux de connexion présents sur la première entrée 19, sa sortie 27 étant connectée à un circuit de comptage et de mémorisation 28 pourvu d'une entrée de remise à zéro 29 connectée au circuit de remise à zéro 22 et d'une sortie 30 connectée à l'afficheur numérique 13 pour afficher le contenu mémorisé dans le circuit de comptage et de mémorisation 28 traduit en une unité de durée appropriée. Ainsi, sur l'afficheur numérique 13, on peut par exemple afficher la durée cumulée en heures, minutes et secondes. On utilise pour cela un dispositif de comptage et de mémorisation 28 de type connu, avec une horloge 23 dont la fréquence est adaptée au comptage désiré. Le circuit de remise à zéro 22 peut par exemple comprendre une bascule produisant sur sa sortie 31 une impulsion de remise à zéro 39 à chaque front montant du signal de plage horaire à tarif préférentiel HC reçu sur la deuxième entrée 20 du dispositif de comptage de temps 18. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, le circuit d'entrée 21 comprend un pont diviseur de tension constitué par les résistances Ri, R2 et R3 connectées comme indiqué sur la figure, convertissant la tension d'alimentation des résistances de chauffage 3 de l'installation de chauffage 2 en une tension proportionnelle réduite située dans la plage des tensions d'entrée possibles du dispositif de comptage de temps 18. A titre d'exemple, on peut utiliser une résistance Ri de 220 kilo ohms, une résistance R2 de 470 kilo ohms, une résistance R3 de 68 kilo ohms, permettant de convertir une tension d'entrée de 180 à 440 Volts en une tension de 48 à 240 Volts fournie au circuit de comptage de temps 18. On retrouve, sur ce schéma, un exemple de connexion du voyant de fonctionnement 15 et du fusible 14. Sur la figure 6, on a représenté les connexions du boîtier 12 sur l'installation de chauffage 2: l'entrée 32 du circuit d'entrée 21 de la figure 3 est connectée aux bornes de sortie des commutateurs de puissance 5, pour relier ainsi la sortie des commutateurs de puissance 5 à la première entrée 19 du dispositif de comptage de temps 18 de la figure 3 et produire le signal de connexion approprié. De même, l'entrée 33 connectée à l'entrée 20 du circuit de remise à zéro de la figure 4 est connectée à l'horloge de pilotage d'heures creuses 7. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est illustré sur la figure 5. Sur sa seconde entrée 20, le dispositif de comptage de temps reçoit un signal en créneaux illustrant les plages horaires à tarif préférentiel HC et les plages horaires interdites HP. Sur sa première entrée 19, le dispositif de comptage de temps 18 reçoit le signal de connexion, qui est un signal périodique illustrant les périodes d'alimentation des résistances électriques de chauffage 3, provenant de la sortie des commutateurs de puissance 5. On distingue par exemple quatre créneaux d'alimentation 34, 35, 36 et 37, pendant la plage horaire à tarif préférentiel HC. La courbe 30 illustre le résultat du comptage cumulé en sortie du dispositif de comptage et de mémorisation 28: on voit les augmentations successives du comptage pendant les créneaux de fonctionnement 34, 35, 36 et 37, suivies d'une plage de maintien à niveau constant 38 qui dure pendant toute la journée suivante. Une impulsion de remise à zéro 39 est produite à chaque début de plage horaire à tarif préférentiel HC, de sorte que le comptage est remis à zéro à l'issue de la plage de maintien 38, c'est-à-dire au début de la plage horaire à tarif préférentiel suivante. Ainsi, l'affichage du temps cumulé de fonctionnement de chauffage durant la plage horaire à tarif préférentiel précédente reste disponible jusqu'au début de la plage horaire à tarif préférentiel suivante. Les techniciens de maintenance ont ainsi l'information disponible pendant leurs heures normales de travail. L'information ainsi obtenue résulte des signaux captés sur la sortie d'alimentation des résistances de chauffage 3. Ces signaux de sortie étant tributaires de tous les éléments situés en amont, à savoir le capteur de température 9, le dispositif de commande 6, les signaux de présence de plage horaire à tarif préférentiel, on obtient ainsi un contrôle simultané de l'ensemble des éléments de l'installation. Le dispositif de comptage de temps 18 peut être par exemple auto- alimenté par une pile au lithium, ou peut comprendre un dispositif d'accumulation alimenté par la ligne d'alimentation électrique 4. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de contrôle (1) pour installation de chauffage électrique (2) adaptée pour fonctionner au cours de plages horaires à tarif préférentiel de fourniture d'électricité, ladite installation (2) comprenant des résistances électriques de chauffage (3) connectées à la ligne d'alimentation en énergie électrique (4) par l'intermédiaire de commutateurs de puissance (5) pilotés par un dispositif de commande (6) recevant sur une entrée (11) des signaux de plage horaire produits par une horloge de pilotage d'heures creuses (7) et délivrant sur une sortie (10) le signal de commande des commutateurs de puissance (5), caractérisé en ce qu'il comprend: - un dispositif de comptage de temps (18) adapté pour compter et afficher la durée cumulée des périodes de présence d'un signal de connexion sur une première entrée (19), et pour remettre à zéro le comptage et l'affichage à réception d'un signal approprié de remise à zéro sur une seconde entrée (20), - un circuit d'entrée (21) adapté pour relier la sortie des commutateurs de puissance (5) à la première entrée (19) du dispositif de comptage de temps (18) pour produire le signal de connexion lorsqu'une tension est présente en sortie des commutateurs de puissance (5), - un circuit de remise à zéro (22) adapté pour recevoir les signaux de plage horaire de l'horloge de pilotage d'heures creuses (7) et pour produire ledit signal approprié de remise à zéro (39) à réception d'un début de signal de présence de plage horaire à tarif préférentiel (HC), de sorte que l'affichage du temps cumulé de fonctionnement de chauffage durant la plage horaire à tarif préférentiel précédente reste disponible jusqu'au début de plage horaire à tarif préférentiel suivante. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'entrée (21) comprend un pont diviseur de tension (Rl, R2, R3) pour convertir la tension d'alimentation des résistances de chauffage (3) de l'installation de chauffage (2) en une tension proportionnelle réduite située dans la plage des tensions d'entrée possibles du dispositif de comptage de temps (18). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de comptage de temps (18) comprend une horloge (23) délivrant des impulsions à une première entrée (24) d'une bascule logique ET (25) dont la seconde entrée (26) reçoit les signaux de connexion, sa sortie (27) étant connectée à un circuit de comptage et de mémorisation (28) pourvu d'une entrée de remise à zéro (29) connectée au circuit de remise à zéro (22) et d'une sortie (30) connectée à un afficheur numérique (13) pour afficher le contenu du circuit de comptage et de mémorisation (28) traduit en une unité de durée appropriée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de remise à zéro (22) comprend une bascule produisant une impulsion de remise à zéro (39) à chaque front montant du signal de plage horaire à tarif préférentiel (HC). 5 - Installation de chauffage électrique (2) caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de contrôle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.