Brevet FR2739201A3 — publié le 19970328

FR 2739201 A3 19970328 FR 9511192 A 19950925 Moyen de régulation de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau La présente invention concerne un moyen de régulation de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau et, plus particulièrement, un circuit de commande servant à maintenir de façon correcte un lit à matelas d'eau à une température et une pression convenables pour un humain. Avec le progrès technologique, notre niveau de vie s'est constamment amélioré. Le confort et la commodité d'utilisation de divers types de produits sont devenus une exigence importante. Un lit à matelas d'eau a par exemple été proposé pour remplacer un lit classi- que avec matelas à ressorts et a été largement plébiscité par les consommateurs. Alors que le lit à matelas d'eau présente l'avantage d'être souple et confortable, il a pour inconvénients par exemple le fait de demander un temps fort long pour chauffer ou refroidir le matelas d'eau en raison de l'énorme volume d'eau qui est contenu dans le mate- las. Il existe un lit à matelas d'eau composé de plusieurs chambres à air intérieures qui a été mis au point pour éliminer ces inconvénients. La figure 1 montre un tel lit à matelas d'eau amélioré, avec chambres à air multiples. Le lit à matelas d'eau 1 est divisé intérieurement en une pluralité de chambres à air gonflables 12 et de réservoirs d'eau 13, disposés en alternance, de sorte que l'ensemble du lit à matelas d'eau 1 peut être facilement réglé pour donner une température et une souples- se les plus appropriées au corps humain, en particulier en cas de température ambiante élevée. Quand au contraire la température ambiante est basse, le lit à matelas d'eau doit être chauffé. Un moyen de chauffage classique pour lit à matelas d'eau ne fonctionne que sur une certaine plage limitée de températures et ne peut pas être correcte- ment réglé en fonction de la température ambiante. En outre, la vitesse de la dissipation de la chaleur, de la couverture vers l'atmosphère, peut varier et va affecter la quantité de chaleur requise par l'espace compris entre le matelas et la couverture pour y équilibrer la tempéra- ture, et va affecter par conséquent le confort du sommeil des utilisa- teurs du matelas. Quant à la pression intérieure du matelas, il est nécessaire qu'elle puisse être modifiée pour satisfaire aux différentes préférences des différents utilisateurs. Un principal objet de la présente invention est par conséquent de proposer un moyen de régulation de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau. Le moyen de régulation de la tempéra- ture et de la pression est essentiellement un circuit de réglage de la température dont des éléments de mesure de la température détectent séparément la température de l'atmosphère et celle du matelas. En outre, on calcule la valeur de paramètres tels que la vitesse de la dissi- pation de chaleur de la couverture, la température préférée par l'utili- sateur, la conductivité thermique de la surface du matelas, etc. associés aux valeurs mesurées. Quand une valeur de la température individuellement préférée est calculée et définie par le microproces- seur, il est produit une température cible. Quand la température cible est plus faible ou plus forte que la température de la surface du mate- las, un dispositif chauffant est mis en marche ou arrêté, de sorte que l'espace compris entre le matelas et la couverture est constamment maintenu à la température la plus appropriée et la plus confortable pour le corps humain. Un autre objet de la présente invention est de proposer un circuit de réglage de la pression dont un élément de mesure de la pression détecte la pression intérieure du matelas d'eau. La valeur détectée est amplifiée et soumise à une conversion analogique/numéri- que pour donner une valeur de pression pouvant être traitée par le microprocesseur. Quand la pression détectée est plus faible ou plus forte qu'une valeur donnée, une pompe à air est mise en marche pour gonfler ou dégonfler le matelas d'eau, de sorte que le matelas peut toujours conserver la souplesse la plus appropriée et la plus conforta- ble pour le corps humain. Un autre objet de la présente invention est de proposer un lit à matelas d'eau avec un circuit de réglage de la pression dans lequel une pompe à air gonfle le matelas de façon pulsée et procure ainsi un effet de massage vibrant doux. De plus, lorsque le matelas a sa pression intérieure qui dépasse une valeur critique pré-établie, une soupape électromagnétique de décharge est actionnée pour s'ouvrir afin de maintenir la pression du matelas d'eau dans un état idéal. Par conséquent, la présente invention propose un moyen de réglage de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau dont le matelas comporte une pluralité de chambres à air et de réservoirs d'eau, moyen comprend: un circuit de détection de la tempé- rature comportant deux éléments de mesure de la température branchés en parallèle à l'entrée d'un comparateur et servant respectivement à détecter la température atmosphérique et la température du matelas, le comparateur comparant la température atmosphérique détectée avec la température du matelas détectée et envoyant la valeur résultante à un microprocesseur pour que celui-ci la traite, le résultat du traitement effectué par le microprocesseur étant envoyé à un indicateur (25) pour affichage; un circuit d'ajustement de la température comprenant deux résistances variables branchées en parallèle à l'entrée d'un compara- teur, l'une de ces résistances variables étant utilisée pour ajuster une valeur prédéfinie de la température préférée par un utilisateur particu- lier tandis que l'autre résistance variable est utilisée pour ajuster une vitesse prédéfinie de dissipation de la chaleur par une couverture, valeur obtenue par calcul de la différence de température entre la température atmosphérique et la valeur de la température préférée par un utilisateur particulier ainsi qu'à partir de l'épaisseur de la couver- ture et de la matière dont est faite cette couverture, ces valeurs ajustées étant envoyées à un registre du microprocesseur; un circuit de réglage de la température comprenant le microprocesseur qui reçoit des signaux de synchronisation pour traiter les valeurs résultant de cette comparaison de températures fournie par le circuit de détection de la température et par le circuit d'ajustement de la température et produire une température cible, de sorte qu'un signal d'extinction est émis quand la température du matelas est plus élevée que la tempéra- ture cible, signal qui provoque l'ouverture d'un relais et l'arrêt du chauffage par un dispositif chauffant, et qu'un signal de mise en marche est émis quand la température du matelas est plus basse que la température cible, signal qui provoque la fermeture du relais et le chauffage par le dispositif chauffant; un circuit de détection de la pression comprenant un élément de mesure de la pression branché à une entrée d'un amplificateur opérationnel et servant à détecter la pression intérieure du matelas, cet amplificateur amplifiant de façon appropriée un signal qui représente la pression intérieure détectée du matelas et envoyant le signal amplifié à un convertisseur analogi- que/numérique pour convertir le signal de pression en données numéri- ques qui sont envoyées à un microprocesseur pour traitement, la valeur résultante de ce traitement étant affichée sur un indicateur de pression; un circuit d'ajustement de la pression comprenant deux résistances variables branchées en parallèle à l'entrée d'un comparateur, ces résis- tances variables ajustant des valeurs prédéfinies et envoyant ces valeurs ajustées à un registre du microprocesseur de sorte que la dure- té et la souplesse peuvent être respectivement définies en fonction des valeurs ajustées; et un circuit de réglage de la pression dans lequel un microprocesseur reçoit des signaux de synchronisation pour comparer et calculer des valeurs en provenance du convertisseur analogique/ numérique et du circuit d'ajustement de la pression afin de produire une valeur de pression, de sorte qu'un signal d'extinction est émis quand cette valeur de pression est plus forte que la valeur ajustée, signal qui amène un circuit de sortie à commander une soupape électromagnétique de décharge pour qu'elle relâche la pression à l'intérieur du matelas, et qu'un signal de mise en marche est émis quand la valeur de pression est plus faible que la valeur ajustée, signal qui amène le circuit de sortie à faire fonctionner une pompe pour gonfler le matelas. La pompe actionnée par le circuit de réglage de la pression est une pompe de gonflage par impulsions et peut par conséquent produire des pulsations modérées dans les chambres à air et les réser- voirs d'eau du lit à matelas d'eau pour produire un effet de massage, et le circuit de réglage de la pression peut toujours réguler de façon appropriée la valeur de la pression, quand le matelas est dans cette situation de gonflage pulsé et de massage, en pouvant actionner la soupape électromagnétique de décharge pour relâcher la pression dans le matelas si la valeur de la pression devient supérieure à la valeur ajustée de la pression. Le circuit de réglage de la température peut aussi être utilisé avec un lit à matelas d'eau classique, sans chambres à air, pour obtenir une régulation de la température du matelas par calcul de la tempéra- ture atmosphérique, de la température du matelas, de la conductivité thermique de la surface du matelas, de la vitesse de dissipation de la chaleur de la couverture et de la température préférée par l'utilisateur. Le circuit de réglage de la température peut aussi être utilisé avec une couverture électrique pour obtenir une régulation de la température du matelas par calcul d'une valeur appropriée de chauffa- ge pour ladite couverture à partir de la température atmosphérique, de la température de la couverture, de la température préférée par l'utili- sateur et de la vitesse de dissipation de la chaleur par la couverture. La présente invention sera mieux comprise grâce à la descrip- tion détaillée suivante du mode préféré de réalisation et aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un lit à matelas d'eau avec des chambres à air, la figure 2 est un schéma synoptique du circuit de réglage de la température de la présente invention, la figure 3 montre la disposition des éléments de mesure de la température de la présente invention, la figure 4 montre une autre disposition des éléments de mesure de la température de la présente invention, la figure 5 est un schéma détaillé du circuit de réglage de la température de la présente invention, la figure 6 est un schéma synoptique du circuit de réglage de la pression de la présente invention, et la figure 7 est le schéma détaillé du circuit de réglage de la pression de la présente invention. On se rapporte maintenant à la figure 2 dans laquelle est représenté un schéma synoptique d'un circuit de réglage de la tempéra- ture de la présente invention. Le circuit de réglage de la température comprend essentiellement deux éléments 201, 202 de mesure de la température, servant respectivement à détecter la température de l'atmosphère et celle du matelas. Les valeurs détectées sont affichées sur deux indicateurs 22, 23. Les valeurs détectées sont comparées à des paramètres correspondants par un circuit de comparaison 20 et la valeur résultante est envoyée à un microprocesseur 21 qui calcule une valeur de température correspondant à cette valeur résultante. Une valeur ajustée de la température peut être établie par un circuit d'ajustement 24 et envoyée à un registre du microprocesseur 21. Le microprocesseur 21 traite la température atmosphérique, la tempéra- ture du matelas et la valeur ajustée de la température pour déterminer une température cible qu'il envoie à un indicateur 25 pour affichage. Quand la température du matelas est plus élevée que la température cible indiquée en 25, le microprocesseur 21 provoque l'ouverture d'un relais 26 qui entraîne une interruption du chauffage par le dispositif chauffant 27. Quand la température du matelas est plus faible que la température cible indiquée en 25, le relais 26 est fermé pour mettre en marche le dispositif chauffant et maintenir ainsi le matelas à une température appropriée. La tension de fonctionnement requise par le circuit de réglage de la température est fournie par un circuit redres- seur 211 et un circuit 212 de stabilisation de la tension. Un générateur 213 d'impulsions de synchronisation fournit au microprocesseur 21 des impulsions de synchronisation de ses actions. Un circuit 214 de remise à zéro produit un signal d'effacement des données au moment de la mise en marche de sorte que tout le circuit de réglage de la tempéra- ture est en état d'attente quand le moyen de réglage de la température est mis en marche. On se rapporte maintenant à la figure 3. Le réglage de la température proposé par la présente invention est obtenu grâce aux éléments 201, 202 de mesure de la température qui détectent respecti- vement la température de l'atmosphère et la température du matelas. Quand un utilisateur se couche sur le matelas, entre la surface 11 de celui-ci et une couverture 2 qui le recouvre, il est possible de calculer la vitesse de dissipation de la chaleur par la couverture 2 à partir de l'épaisseur et de la matière de cette couverture 2 ainsi que de la diffé- rence de température déterminée à partir des températures détectées par les éléments 201 et 202. On peut aussi calculer la conductivité thermique de la surface 11 du matelas à partir de la différence de température entre la température du matelas et une température 3 préférée par l'utilisateur, afin de régler la température du matelas à la valeur 3 de la température préférée par l'utilisateur. On peut par conséquent calculer une température cible à partir de la formule suivante: F (température préférée de l'utilisateur - température atmosphérique) x vitesse de dissipation de la chaleur par la couverture = F (température cible - température préférée de l'utilisateur) x conductivité thermique de la surface du matelas. La valeur résultante de la température cible est envoyée au microprocesseur pour traitement afin que le dispositif chauffant 27 puisse être correctement commandé et se mettre en marche ou s'arrêter en permettant à l'espace compris entre la surface 11 du matelas et la couverture 2 d'être toujours maintenu à une température constante, à savoir la température 3 préférée par l'utilisateur. On peut ainsi large- ment remédier à l'inconvénient d'un mauvais effet d'isolation thermi- que de la couverture 2 dû à des variations de la température ambiante. Le moyen décrit de réglage de la température peut aussi être utilisé avec un lit à matelas d'eau classique, sans chambres à air, ou avec une couverture électrique 4. Rapportons nous à la figure 4. Puisque la couverture électrique 4 est elle-même dotée d'une fonction de chauffage, il est possible d'obtenir une valeur cible appropriée de chauffage pour la couverture électrique 4 à partir de la température atmosphérique, la température de la couverture, la température préfé- rée par l'utilisateur et la vitesse de dissipation de la chaleur par la couverture pour obtenir une régulation sur une température constante. On se rapporte maintenant à la figure 5 dans laquelle est représenté un schéma de circuit de la présente invention. Deux éléments de mesure de la température, le capteur 1 (CAFPEUR 1) et le capteur 2 (CAPTEUR 2), du circuit de réglage de la température sont couplés à une entrée d'un amplificateur opérationnel U1. Des signaux représentant les valeurs détectées par les capteurs 1 et 2 sont comparés par l'amplificateur opérationnel U1 puis envoyés à un microprocesseur U2. Un circuit d'ajustement est formé par connexion de moyens de réglage SVR1 et SVR2 à un autre amplificateur opérationnel U3 pour prédéfinir une valeur de température préférée par l'utilisateur et une vitesse de dissipation de la chaleur par la couverture. Ces valeurs sont fournies au microprocesseur U2 o les valeurs sont traitées. En fonction des spécifications du fabriquant du lit, une température cible peut être calculée à partir de la formule suivante: F (SVR1 - CAPTEUR 1) x SVR2 = F (température cible - SVR1) x (CAPTEUR 2 - SVR1) constante Quand la température cible est plus forte ou plus faible que la température du matelas, le microprocesseur U2 va exciter un relais pour qu'il s'ouvre ou se ferme afin de provoquer le fonctionnement ou l'arrêt du chauffage fourni par un dispositif chauffant HTI. On se rapporte maintenant aux figures 6 et 7 dans lesquelles sont respectivement représentés un schéma synoptique et un schéma détaillé d'un circuit de réglage de la pression de la présente invention. Le circuit de réglage de la pression comprend essentiellement un élément 301 de mesure de la pression servant à détecter la pression intérieure du matelas. L'élément de mesure de la pression comprend une pluralité de résistances ohmiques formant jauges de contraintes collées sur un diaphragme métallique installé sur un support. La partie centrale du diaphragme métallique est soumise à la pression que l'on veut détecter et mesurer. Quand la partie centrale du diaphragme métallique est soumise à une pression, les jauges de contraintes voient leur résistance varier. Cette variation de la résistance des jauges de contrainte est convertie par le circuit en une faible variation du courant, laquelle est correctement amplifiée par un circuit d'amplifica- tion 30 pour être envoyée à un circuit 31 de conversion analogique/ numérique qui convertit le signal de tension en données numériques acceptables par un microprocesseur 32 au niveau duquel les données numériques sont traitées pour donner une valeur de pression affichée sur un indicateur 33. Un circuit d'ajustement 34 est utilisé pour prédéfinir une pression intérieure du matelas afin d'obtenir une souplesse appropriée du matelas. La valeur prédéfinie est comparée à la valeur détectée de la pression par le microprocesseur 32. Quand la valeur détectée de la pression est plus forte que la valeur prédéfinie, un signal est émis pour exciter un relais 35 qui provoque une libéra- tion d'air de l'intérieur du matelas par une soupape électromagnétique de décharge 371. Inversement, quand la valeur détectée de la pression est plus basse que la valeur prédéfinie, le relais 35 est excité pour qu'une pompe 36 gonfle le matelas. De cette manière, le matelas peut toujours être maintenu à une pression appropriée. En outre, le micro- processeur 32 peut aussi être actionné par l'intermédiaire d'un inter- rupteur 372 pour que la pompe 36 envoie des impulsions de pression dans le matelas et procure ainsi un effet de massage vibrant doux. La tension de fonctionnement requise par le circuit de réglage de la pression dans son ensemble est fournie par un circuit redresseur 321 et un circuit 322 de stabilisation de la tension. Un circuit 323 de synchronisation fournit une impulsion de synchronisation des actions au microprocesseur 32, et un circuit de remise à zéro 324 efface les données dans le microprocesseur 32 au moment de la mise en marche. Rapportons-nous maintenant à la figure 7. Un élément de mesure de la pression, désigné par l'appellation "capteur de pression", détecte la pression intérieure du matelas. Un faible courant qui reflète la pression détectée est amplifié par U1. U2 convertit la tension analo- gique de ce courant en données numériques. Les données numériques converties sont envoyées au microprocesseur U3. Des moyens de réglage SVR3 et SVR4 ajustent respectivement la souplesse et la dure- té prédéfinies du matelas. Le dispositif SVR3 a de préférence une plage préférée d'ajustement comprise entre environ 0 et 0,3 kg/cm2 et le dispositif SVR4 a de préférence une plage préférée d'ajustement comprise entre environ 0,2 et 0,5 kg/cm2. Quand la valeur prédéfminie est plus forte ou plus faible que la valeur détectée de la pression du matelas, le microprocesseur U3 actionne le relais (RELAIS) de telle sorte que la pompe M est mise en marche pour gonfler le matelas ou que la soupape électromagnétique de décharge est ouverte pour relâcher la pression à l'intérieur du matelas. Avec les montages décrits, les moyens de détection de la température et de la pression se trouvant dans le circuit de la présente invention peuvent maintenir le matelas à une température et une souplesse préférées par l'utilisateur. En outre, les circuits de réglage de la température et de la pression peuvent aussi être utilisés avec un lit à matelas d'eau sans chambres à air intérieures ou avec une couver- ture électrique comportant un dispositif chauffant intégré. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des varian- tes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. il REVENDICATIONS 1. Moyen de réglage de la température et de la pression desti- né à un lit à matelas d'eau dont le matelas comporte une pluralité de chambres à air et de réservoirs d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend: un circuit de détection de la température comportant deux éléments (201, 202) de mesure de la température branchés en parallèle à l'entrée d'un comparateur (20) et servant respectivement à détecter la température atmosphérique et la température du matelas, ledit compa- rateur comparant ladite température atmosphérique détectée avec ladite température du matelas détectée et envoyant la valeur résultante à un microprocesseur (21) pour que celui-ci la traite, le résultat dudit traitement effectué par ledit microprocesseur étant envoyé à un indica- teur (25) pour affichage, - un circuit d'ajustement de la température comprenant deux résistances variables (SVR1, SVR2) branchées en parallèle à une entrée d'un comparateur, l'une desdites résistances variables étant utilisée pour ajuster une valeur prédéfinie de la température préférée par un utilisateur particulier tandis que l'autre résistance variable est utilisée pour ajuster une vitesse prédéfinfmie de dissipation de la chaleur par une couverture (2), valeur obtenue par calcul de la différence de température entre ladite température atmosphérique et ladite valeur de la température préférée par un utilisateur particulier ainsi qu'à partir de l'épaisseur de ladite couverture et de la matière dont est faite ladite couverture, lesdites valeurs ajustées étant envoyées à un registre dudit microprocesseur, - un circuit de réglage de la température comprenant ledit microprocesseur qui reçoit des signaux de synchronisation pour traiter lesdites valeurs résultant de ladite comparaison de températures fourmnie par ledit circuit de détection de la température et par ledit circuit d'ajustement de la température et produire une température cible, de sorte qu'un signal d'extinction est émis quand ladite tempéra- ture du matelas est plus élevée que ladite température cible, signal qui provoque l'ouverture d'un relais et l'arrêt du chauffage par un disposi- tif chauffant, et qu'un signal de mise en marche est émis quand ladite température du matelas est plus basse que ladite température cible, signal qui provoque la fermeture dudit relais et le chauffage par ledit dispositif chauffant, - un circuit de détection de la pression comprenant un élément de mesure de la pression (301) branché à une entrée d'un amplificateur opérationnel et servant à détecter la pression intérieure dudit matelas, ledit amplificateur amplifiant de façon appropriée un signal qui représente ladite pression intérieure détectée dudit matelas et envoyant ledit signal amplifié à un convertisseur analogique/numé- rique (31) pour convertir ledit signal de pression en données numéri- ques qui sont envoyées à un microprocesseur (32) pour traitement, la valeur résultante de ce traitement étant affichée sur un indicateur de pression (33), - un circuit d'ajustement de la pression comprenant deux résistances variables (SVR3, SVR4) branchées en parallèle à l'entrée d'un comparateur, lesdites résistances variables ajustant des valeurs prédéfinies et envoyant lesdites valeurs ajustées à un registre dudit microprocesseur de sorte que la dureté et la souplesse peuvent être respectivement définies en fonction desdites valeurs ajustées, et - un circuit de réglage de la pression dans lequel un micro- processeur reçoit des signaux de synchronisation pour comparer et calculer des valeurs en provenance dudit convertisseur analogique/ numérique et dudit circuit d'ajustement de la pression afin de produire une valeur de pression, de sorte qu'un signal d'extinction est émis quand ladite valeur de pression est plus forte que ladite valeur ajustée, signal qui amène un circuit de sortie (35) à commander une soupape électromagnétique de décharge (371) pour qu'elle relâche la pression à l'intérieur dudit matelas, et qu'un signal de mise en marche est émis quand ladite valeur de pression est plus faible que ladite valeur ajustée, signal qui amène ledit circuit de sortie à faire fonctionner une pompe (36) pour gonfler ledit matelas. 2. Moyen de réglage de la température et de la pression desti- né à un lit à matelas d'eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe actionnée par ledit circuit de réglage de la pression est une pompe de gonflage par impulsions et peut par conséquent produire des pulsations modérées dans les chambres à air et les réservoirs d'eau dudit lit à matelas d'eau pour produire un effet de massage, et ledit circuit de réglage de la pression peut toujours réguler de façon appropriée ladite valeur de la pression quand ledit matelas est dans ladite situation de gonflage pulsé et de massage en pouvant actionner ladite soupape électromagnétique de décharge pour relâcher la pression dans ledit matelas si la valeur de la pression devient supérieure à ladite valeur ajustée de la pression. 3. Utilisation d'un moyen de réglage de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau selon la revendication 1, avec un lit à matelas d'eau classique, sans chambres à air, pour obtenir une régulation de la température du matelas par calcul de ladite température atmosphérique, de ladite température du matelas, de la conductivité thermique de la surface du matelas, de ladite vitesse de dissipation de la chaleur de ladite couverture et de ladite température préférée par l'utilisateur. 4. Utilisation d'un moyen de réglage de la température et de la pression destiné à un lit à matelas d'eau selon la revendication 1, avec une couverture électrique (4) pour obtenir une régulation de la température du matelas par calcul d'une valeur appropriée de chauffage pour ladite couverture à partir de ladite température atmosphérique, de la température de la couverture, de ladite température préférée par l'utilisateur et de la vitesse de dissipation de la chaleur par ladite couverture.