Brevet FR2749067A1 — publié le 19971128

1i 2749067 Electronique de régulation avec un corps de ............................................DTD: chauffage àraonet L'invention concerne une électronique de régulation avec un corps de chauffage à rayonnement pour une cuisinière, en particulier avec une plaque de cuisson en vitrocéramique, qui est raccordée à la tension électrique du réseau, qui présente, autour de la tension nominale, une plage de tolérance avec une InI valeur limite inférieure de tolérance et une valeur limite supérieure de tolérance. Les entreprises de distribution d'électricité garantissent pour la consommation domestique une tension nominale (230 V) avec une tolérance de +5 % et -10 %. La limite inférieure de tolérance se situe donc à 207 V et la limite supérieure à 241,5 V. Selon l'état de la technique les corps de chauffage à rayonnement de cuisinières sont conçus de manière à fournir leur puissance nominale, par exemple 2 100 W, à la tension nominale (230 V). Ceci a pour conséquence que la puissance effective à la limite inférieure de tolérance de la tension du réseau n'est que de i 700 W et de 2 315 W à la limite supérieure de tolérance de la tension du réseau, donc qu'elle s'écarte nettement de r25 la puissance nominale. Si un corps de chauffage à rayonnement ne fournit pas sa puissance nominale, la durée de cuisson se prolonge et en particulier la durée de montée en cuisson ainsi que le temps nécessaire jusqu'à l'incandescence. Les durées de cuisson préréglées ne conduisent plus au résultat de cuisson voulu. Ceci est ressenti comme étant gênant par l'utilisateur. Il en imputera la faute au chauffage à rayonnement, bien que les causes se situent dans la tension du réseau. 3ZA Dans le document EP 0 393 506 B1 il est décrit une cuisinière avec plaque vitrocéramique, dans laquelle la puissance des foyers est commandable par 2 2749067 cadencement de la tension du réseau au moyen d'un microprocesseur. Les fluctuations de la tension du réseau se répercutent de la manière décrite ci-dessus. Dans le document DE 41 04 677 A1 il est décrit une adaptation de la puissance d'un corps de chauffage d'une plaque de cuisson en vitrocéramique, dans laquelle l'apport d'énergie est modifié de manière qu'en fonctionnement normal une limite supérieure de la température ne soit pas dépassée. Il n'est pas non plus prévu ici de détecter la tension du réseau. L'invention a pour but de proposer un dispositif du type précité qui compense les fluctuations de la tension du réseau dans leur effet sur la puissance du corps de chauffage à rayonnement, l'utilisateur disposant de la pleine puissance nominale même à la limite inférieure de tolérance de la tension du réseau. Ce but est atteint avec une électronique de régulation du type précité en ce que le corps de " chauffage à rayonnement est conçu de manière à fournir sa puissance nominale à la valeur limite inférieure de tolérance, en ce que l'électronique de régulation forme, à partir de la tension de réseau respective et de la tension nominale, une grandeur de commande pour la durée d'enclenchement cyclique du corps de chauffage à rayonnement, en ce que la grandeur de commande règle une durée d'enclenchement cyclique de 100 % - sous pleine charge - et en ce que la grandeur de commande règle une durée d'enclenchement cyclique réduite, )0 lorsque la tension du réseau est supérieure à la limite inférieure de tolérance. Du fait que la puissance nominale du corps de chauffage à rayonnement est calculée pour la limite inférieure de tolérance de la tension du réseau et que le circuit de régulation fait fonctionner le corps de chauffage à rayonnement à la limite inférieure de tolérance avec une durée d'enclenchement de 100 %, 3 2749067 l'utilisateur dispose de la pleine puissance nominale, même à la tension de réseau minimale garantie. Même une tension du réseau, se situant à la limite inférieure de tolérance, n'entraîne donc pas un allongement de la durée de cuisson et de la durée de montée en cuisson ou une incandescence retardée, visible par l'utilisateur à travers la plaque en vitrocéramique, du corps de chauffage à rayonnement. On sait qu'il est souhaitable que le corps de chauffage à rayonnement soit rapidement porté à incandescence après la mise en service, afin que l'utilisateur voie rapidement, après la mise en service, que le foyer est prêt à fonctionner. Pour empêcher que le corps de chauffage à rayonnement, dimensionné pour la limite inférieure de tolérance de la tension du réseau, ne soit endommagé à une tension du réseau supérieure ou entraîne des dommages, la durée d'enclenchement à une tension de réseau supérieure est réduite en conséquence. Ces dommages pourraient se traduire par une réduction de la durée de vie du corps de chauffage à rayonnement et/ou dans la réduction de la résistances des matériaux isolants sur lesquels agit le corps de chauffage à rayonnement. En supplément à la fonction décrite de 2r compensation des fluctuations de la tension du réseau, l'électronique de régulation peut aussi assurer une commande de puissance, réglable directement par l'utilisateur ou par l'intermédiaire d'un programmateur ou d'une mesure de la température, de manière que le corps de chauffage à rayonnement puisse fonctionner non seulement sous pleine charge, mais aussi sous charge partielle. La compensation des fluctuations de la tension du réseau s'effectue aussi pendant le fonctionnement sous charge partielle. Dans une variante de l'invention les circuits de commande de l'électronique de régulation réduisent la durée d'enclenchement cyclique, pour une tension du 4 2749067 réseau supérieure à la limite inférieure de tolérance, chaque fois de manière que le corps de chauffage à rayonnement fournisse la puissance nominale, sous pleine charge. On obtient ainsi que le corps de chauffage à rayonnement fonctionne indépendamment de la tension respective du réseau avec sa puissance nominale, lorsqu'il fonctionne sous pleine charge. Si par l'intermédiaire de l'électronique de régulation il est réglé sur une charge partielle, il fonctionne alors J0 indépendamment de la tension respective du réseau avec la puissance partielle respective. Dans une autre variante de l'invention, la grandeur de commande ne réduit la durée d'enclenchement cyclique que lorsque la tension du réseau est supérieure à la 1 imite inférieure de tolérance, par exemple à la tension nominale. On tient compte ainsi du fait que la puissance du corps de chauffage à rayonnement s'élève au-dessus de la puissance nominale, pour une tension du réseau comprise entre la limite inférieure de tolérance et la tension supérieure, par exemple la tension nominale. Cette augmentation de la puissance est favorable pour obtenir une incandescence rapide et une impulsion de montée en cuisson. De préférence cette augmentation de la puissance est ?5 limitée au temps nécessaire pour obtenir une température voulue, par exemple de la plaque de cuisson en vitrocéramique, ou à une durée prédéterminée, par exemple la phase de cuisson vive et/ou la phase d'incandescence, afin d' éviter une surchauffe durable du corps de chauffage à rayonnement et des éléments recevant son rayonnement. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation des l'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexes. 2749067 La figure 1 est un schéma fonctionnel de l'électronique de régulation avec corps de chauffage à rayonnement, la figure 2a représente de manière schématique un diagramme tension du réseau-puissance du corps de chauffage à rayonnement, les figures 2b1 à 2b3 représentent des durées d'enclenchement cycliques pour des valeurs caractéristiques de la tension du réseau, 241 V, 230 V, 207 V selon la figure 2a, la figure 3a représente de manière schématique une variante du diagramme tension du réseau-puissance du corps de chauffage à rayonnement, les figures 3b1 à 3b3 représentent des durées d'enclenchement cycliques pour des valeurs caractéristiques de la tension du réseau, 241 V, 230 V, 207 V, selon la figure 3a, la figure 4a représente pour comparaison un diagramme tension du réseau-puissance d'un corps de chauffage à rayonnement selon l'état de la technique et les figures 4b1 à 4b3 représentent les durées d'enclenchement interrompues pour les valeurs caractéristiques de la tension du réseau, 241 V, 230 V, 207 V, selon la figure 4a. ?tl Une électronique de régulation comporte un microcontrôleur 1, qui enregistre la valeur respective de la tension du réseau N, par un convertisseur analogique/numérique (2). Dans le microcontrôleur 1 est prévu un bloc fonctionnel de comparaison 3, qui compare U la tension du réseau N respective à la tension nominale 23u V et transmet le résultat de la comparaison à un bloc de correction 4 du microcontrôleur 1. Le bloc de correction 4 est en liaison avec une mémoire de valeurs , dans laquelle des écarts entre les valeurs de consigne et les valeurs réelles sont affectés, sous la forme d'un tableau, à des grandeurs de commande. Ce traitement des signaux est courant dans les 6 2749067 microcontrôleurs. Suivant l'écart respectif de la tension réelle du réseau par rapport à la tension nominale, le bloc de correction 4 sélectionne une grandeur de commande correspondante dans la mémoire de valeurs 5 et applique celle-ci à une commande de paquet d'impulsions 6. La commande de paquet d'impulsions 6 commande un commutateur électronique 7, par exemple un triac, qui est monté en série avec un corps de chauffage électrique à rayonnement 8 à la tension du réseau N. La longueur, le diamètre et le type du fil de résistance formant le corps de chauffage à rayonnement 8, sont tels qu'à la valeur limite inférieure 207 V de la tension du réseau N, le corps de chauffage à rayonnement 8 fournit sa puissance nominale, par exemple 2 100 W. Le fonctionnement du dispositif décrit est essentiellement le suivant: à la limite inférieure de tolérance 207 V de la 0 ttension du réseau N, le corps de chauffage à rayonnement 8 fonctionne avec sa puissance nominale de 2 100 W (voir fig. 2a). Pour cela la commande de paquet d'impulsions 6 maintient constamment enclenché le corps de chauffage à rayonnement 8, pendant toute sa durée de cycle (T) et donc sur plusieurs durées de cycle (voir fig. 2b3). La durée d'enclenchement est donc de 100 %. La durée de cycle T comprend plusieurs périodes de la tension alternative du réseau, elle est par exemple de 200 ms. Elle est en tout cas inférieure au 0 temps nécessaire pour porter à l'incandescence le corps de chauffage à rayonnement 8. Du fait que la puissance nominale du corps de chauffage à rayonnement 8 est conçue pour 207 V et qu'à 207 V on a une durée d'enclenchement de 100 %, celui-ci est rapidement porté à incandescence. Si la tension alternative du réseau augmente, le microcontrôleur 1 applique à la commande de paquet 7 2749067 d'impulsions 6, une grandeur de commande qui réduit la durée d'enclenchement en conséquence dans sa durée de cycle T (rapport d'impulsions). La figure 2b2 représente la durée d'enclenchement D1 dans la durée de cycle T, à la tension nominale de 230 V. Lorsque la tension du réseau continue d'augmenter, la durée d'enclenchement D1 diminue en conséquence dans la durée de cycle T, de sorte qu'à la limite supérieure de tolérance 241 V, on a la durée lO d'enclenchement T2 dans chaque cycle (voir fig. 2bl). En moyenne, sur l'ensemble d'une phase de montée en incandescence ou une phase de montée en cuisson, le corps de chauffage à rayonnement 8 fonctionne ainsi indépendamment de la tension du réseau, à sa puissance nominale (2 100 W), comme représenté sur la figure 2a. Dans la réalisation, représentée sur la figure 3, le corps de chauffage à rayonnement 8 est dimensionné, comme décrit ci- dessus, de sorte qu'à la 2L] limite inférieure de tolérance 207 V et pour une durée d'enclenchement de 100 % (voir fig. 3b3), il fournit sa puissance nominale de 2 100 W. Dans la réalisation selon la figure 3, la durée d'enclenchement de 100 % reste maintenue, tant que la tension nominale de 230 V i]5 n'est pas encore atteinte (voir fig. 3a, fig. 3b2). Ceci a pour conséquence qu'aux tensions du réseau comprises entre 207 V et 230 V, la puissance du corps de chauffage à rayonnement 8 augmente conformément à la tension. Cette augmentation de la puissance favorise l'obtention rapide de l'incandescence du corps de chauffage à rayonnement 8 et une montée en cuisson rapide. Dans ce cas la puissance du corps de chauffage à rayonnement 8 peut atteindre de 2 500 W à 2 600 W. Pour ne pas faire agir longtemps en permanence cette puissance accrue sur le corps de chauffage à rayonnement 8, la commande de paquet d'impulsions 6 peut être commandée, par l'intermédiaire du 8 2749067 microcontrôleur 1, de manière que l'augmentation de la puissance ne soit possible que pendant une durée limitée, après la mise en service du corps de chauffage à rayonnement. Cette durée correspond par exemple à peu près a une phase de montée en incandescence ou une phase de montée en cuisson et est par exemple égale de 1 minute à 10 minutes. Après cette durée, la commande de paquet d'impulsions 6 réduit la durée d'enclenchement. La durée de la puissance accrue peut 1O aussi être limitée en ce que l'électronique de régulation réduit la durée d'enclenchement cyclique, lorsqu'est atteinte une valeur voulue du foyer. Au-dessus de la tension nominale de 230 V, il n'y a pas d'autre augmentation de puissance (voir fig. 3a). La commande de paquet d'impulsions réduit la durée d'enclenchement a D3, comme indiqué sur la figure 3b1. Au lieu de la tension nominale, on peut aussi sélectionner une autre valeur de tension, entre la limite inférieure et la limite supérieure de tolérance. La figure 4, qui représente l'état de la technique, montre que la puissance nominale de 2 100 W par exemple n'est fournie qu'à la tension nominale de 230 V. Le corps de chauffage à rayonnement 8 est constamment enclenché pendant la durée de cycle T, 2b indépendamment de la tension du réseau, ce qui correspond à une durée d'enclenchement de 100 %. La puissance augmente avec le carré de la tension. 9 2749067 REVENDICATIONS ......................CLMF: 1. - Electronique de régulation avec un corps de chauffage à rayonnement pour une cuisinière, en particulier avec une plaque de cuisson en vitrocéramique, qui est raccordée à la tension électrique du réseau, qui présente, autour de la tension nominale, une plage de tolérance avec une valeur limite inférieure de tolérance et une valeur tO limite supérieure de tolérance, caractérisée en ce que le corps de chauffage à rayonnement (8) est conçu de manière à fournir sa puissance nominale à la valeur limite inférieure de tolérance, en ce que l'électronique de régulation (1 à 6) forme, à partir de ) la tension de réseau respective et de la tension nominale, une grandeur de commande pour la durée d'enclenchement cyclique du corps de chauffage à rayonnement (8), en ce que la grandeur de commande règle une durée d'enclenchement cyclique de 100 % - 0 sous pleine charge - et en ce que la grandeur de commande règle une durée d'enclenchement cyclique réduite (D1, D2, D3), lorsque la tension du réseau est supérieure à la valeur limite inférieure de tolérance. 2. - Electronique de régulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le cas o les tensions du réseau sont supérieures à la valeur limite inférieure de tolérance, la grandeur de commande réduit la durée d'enclenchement cyclique (D1, D2) chaque tois de manière que le corps de chauffage à >(0 rayonnement (8) - sous pleine charge - fournisse la puissance nominale. 3. - Electronique de régulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la grandeur de commande réduit la durée d'enclenchement cyclique seulement dans le cas d'une tension du réseau supérieure à la valeur limite inférieure de tolérance, par exemple à la tension nominale. t0 2749067 4. - Electronique de régulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que cette réduction est limitée par l'obtention d'une température voulue du foyer. r.. 5. - Electronique de régulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que cette réduction est limitée à la phase de montée en cuisson ou à la phase de montée en incandescence du corps de chauffage à rayonnement (8). 1) 6. - Electronique de régulation selon l'une quelconque des revendications i à 5, caractérisée en ce qu'elle permet de régler la pleine charge ou la charge partielle du corps de chauffage à rayonnement (8). 7. - Electronique de régulation selon l'une lHi quelconque des revendications i à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un microcontrôleur (1), qui compare la tension du réseau respective à la tension nominale, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique (2) et qui d'une mémoire de valeurs (5) dérive une grandeur de commande, correspondant au résultat de la comparaison, pour une commande de paquet d'impulsions (6) d'un commutateur électronique (7) du corps de chauffage à rayonnement (8).