Brevet FR2784450A1 — publié le 20000414

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un brûleur à gaz. Elle s'applique notamment pour des appareils de cuisson à gaz domestique. Dans les appareils de cuisson à gaz domestique de nouvelle génération, le gaz pourrait tre délivré aux brûleurs au moyen d'une vanne commandée par une consigne, en fait une électrovanne. L'alimentation en gaz de chaque brûleur passe donc par une vanne d'admission qui commande, par son ouverture, le débit de gaz fourni au brûleur, la vanne étant fermée lorsque le brûleur est sensé ne pas tre en marche. Des moyens électromécaniques connus, par exemple à base de potentiomètres, de jeux de résistances et de commutateurs, foumissent à la vanne un courant de consigne 1, l'ouverture de cette dernière étant fonction de la valeur de courant 1. Ce courant I peut tre lui-mme commandé par une manette, manipulée par un utilisateur, qui active par exemple un potentiomètre. La manette est classiquement située en bordure de la plaque de cuisson ou sur la face avant d'un ensemble combinant une plaque de cuisson et un four. Un étalonnage est alors effectué sur toute la chaîne de commande du débit de gaz de chaque brûleur, cette chaîne comportant notamment la manette, les moyens électromécaniques de production d'un courant de consigne à partir de la manette et la vanne d'admission du gaz dont l'ouverture est fonction du courant de consigne. L'étalonnage permet de régler le débit du gaz foumi par la vanne à un brûleur en fonction de la position de la manette. Dans cette chaîne de commande, la manette peut tre remplacée par tout autre moyen de production d'un courant de consigne en fonction d'une information quelconque donnée par un utilisateur. La manette pourrait par exemple tre remplacée par une touche sensitive à effet capacitif ou tout autre type de commande électronique. La chaîne de commande d'admission du gaz précédente présente certains inconvénients. Un premier inconvénient réside notamment dans la difficulté d'obtenir une bonne reproductibilité, compte tenu des déplacements linéaires de très faibles courses nécessaires dans ces types de technologies. Un autre inconvénient réside lui dans la variation du réglage de la chaîne en fonction de la température, de telle sorte qu'une position de manette ou de commande électrique réglée pour un débit donné à une température donnée, ne correspond plus au mme débit à une température différente. Le manque de reproductibilité provient essentiellement des caractéristiques des moyens de commande et de la vanne elle-mme eu égard aux contraintes de coûts imposées par les produits concernés. A titre d'exemple, il est toujours possible d'obtenir des potentiomètres aux caractéristiques très bien reproductibles, notamment au moyen de tris très poussés, mais à des prix incompatibles de la mise en vente d'un appareil de cuisson destiné à un large public. Cet exemple vaut de mme pour le cas de la vanne d'admission du gaz. A titre d'exemple, les variations en température sont essentiellement dues à la vanne d'admission du gaz, bien que des éléments comme un potentiomètre ou une résistance soient eux aussi sensibles aux variations de température. En ce qui concerne la vanne, son ouverture provient en particulier du déplacement d'un noyau magnétique à l'intérieur d'une bobine parcourue par le courant I de commande du débit de gaz. L'ouverture de la vanne est donc fonction de la position de ce noyau qui est elle mme fonction du courant 1. Or, les caractéristiques magnétiques de ce noyau et en conséquence son déplacement sont fonctions de la température. Outre les variations de température ambiante, la proximité du brûleur cause des variations de température non négligeables au niveau du noyau magnétique. II en résulte alors des variations de réglage du débit de gaz en fonction de la température, que la commande de l'utilisateur soit par préhension ou sensitive par exemple. Plus généralement, les caractéristiques physiques des matériaux est difficile à maîtriser et subissent de fortes variations en température, quel que soit le type de vanne. Une solution serait d'asservir le débit de gaz en sortie de la vanne sur une consigne de courant, foumie par une manette ou par tout autre moyen notamment électrique ou électronique. Cependant un tel asservissement nécessiterait un capteur de débit en sortie de la vanne, et ce capteur est un composant coûteux et donc inutilisable pour les produits en cause. Un but de l'invention est de pallier les inconvénients précités de façon simple et économique. A cet effet, l'invention a pour objet dispositif de commande d'un broyeur A gaz, caractérisé en ce qu'il comporte un robinet à gaz, connecté en amont à un circuit d'arrivée de gaz et fournissant en aval le gaz au bruleur, un moteur d'entrainement en rotation de I'axe d'ouverture du robinet, des moyens de mesure de la position angulaire de l'axe d'ouverture du robinet, I'ouverture et la fermeture de ce dernier étant fonction de cette position angulaire, et des moyens d'asservissement de la position angulaire de l'axe d'ouverture du robinet qui agissent sur la commande du moteur, I'asservissement étant fonction d'une information fournie par des moyens de consigne et de la mesure fournie par les moyens de mesure de position angulaire. L'invention a notamment pour principaux avantages qu'elle s'adapte à tous types d'interfaces avec un utilisateur, qu'elle s'adapte notamment bien à une commande électronique, qu'elle permet de simplifier les circuits d'alimentation en gaz tout en maintenant la commande éloignée et qu'elle permet d'améliorer la sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à I'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : -la figure 1, un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention ; -la figure 2, un autre mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre, de façon schématique, un mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. II comporte un robinet à gaz 1, par exemple de technologie classique, qui est connecté en amont à un tuyau d'arrivée du gaz et en aval à un tuyau ou un conduit qui fournit le gaz à un brûleur associé. Ces tuyaux ou conduits ne sont pas représentés, mais des flèches 2,3 représentent le sens du flux de gaz avant et après le robinet. Un moteur 4, qui peut tre par exemple un moto-réducteur, entraîne I'axe d'ouverture 5 du robinet en rotation. La rotation de cet axe 5 dans un sens et dans I'autre provoque l'ouverture et la fermeture du robinet. En particuliler, le degré d'ouverture du robinet, et donc le débit de gaz qu'il autorise, dépend de la position angulaire de son axe d'ouverture 5. Le moteur 4 entraîne par exemple l'axe du robinet par l'intermédiaire d'un jeu de pignons 6,7,8,9. Cela permet avantageusement de démultiplier le couple foumi par le moteur et par conséquent de réduire ses dimensions et son coût. A titre d'exemple, I'entrainement de I'axe d'ouverture 5 du robinet peut nécessiter un couple de l'ordre de 2000 grammes x centimètre alors que le moteur utilisé peut ne fournir par exemple qu'un couple de l'ordre de 20 grammes x centimètre. Le premier pignon 6, de plus petit diamètre est solidaire du moteur 4 et est directement entraîné par lui en rotation. II entraîne à son tour un deuxième pignon 7 de plus grand diamètre, lequel entraîne un troisième pignon 8 et ainsi de suite jusqu'au dernier pignon 9 qui est solidaire mécaniquement de l'axe d'ouverture 5 du robinet, les pignons étant successivement de diamètre croissant. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, quatre pignons sont représentés. II est bien sûr possible d'envisager une démultiplication du couple avec un nombre différent de pignon, inférieur ou supérieur. Avantageusement, le moteur 4 peut tre du type à courant continu, donc bon marché, et pouvant fonctionner dans les deux sens de rotation. L'axe 5 d'ouverture du robinet 1 est par exemple solidaire de moyens de mesure de sa position angulaire, ces moyens de mesure délivrant une grandeur électrique fonction de cette position angulaire. Ainsi, ces moyens de mesure peuvent tre simplement un potentiomètre 10 dont l'axe 11, qui commande sa tension ou son courant de sortie, est solidaire de I'axe 5 d'ouverture du robinet. La grandeur électrique en sortie du potentiomètre est fonction de la position angulaire de son axe 11 et donc en conséquence de I'axe d'ouverture 5 du robinet 1, et donc finalement du débit de gaz fourni au brûleur associé au robinet 1. En effet, la position de I'axe d'ouverture 5 du robinet 1 reflète précisément l'ouverture de ce demier et donc le débit de gaz qu'il autorise. Le potentiomètre 10 est par ailleurs alimenté par une source de courant ou de tension non représentée. La sortie du potentiomètre est reliée à une première entrée d'un comparateur 12, par exemple t'entrée négative. L'autre entrée du comparateur, par exemple positive, est reliée à la sortie de moyens de consignes 13. Le comparateur 12 effectue donc la comparaison entre une valeur de référence fournie par les moyens de consigne 13 et la grandeur électrique délivrée par les moyens de mesure de la position angulaire de I'axe de robinet, par exemple le courant ou la tension délivrée par le potentiomètre 10. Le comparateur délivre par exemple en sortie une tension de valeur E = Vc-Vp, Vc étant une tension de consigne affichée en sortie des moyens de consignes 13 et Vp étant la tension en sortie du potentiomètre 10. La valeur de comparaison s est fournie à un circuit électronique classique d'asservissement 14 dont la fonction de transfert C (p) corrige la position de I'axe d'ouverture 5 du robinet 1, de façon à faire tendre la valeur e vers 0. La correction de la position de I'axe d'ouverture 5 du robinet est effectuée par une commande du moteur d'entraînement 4. Cette commande est fournie par le circuit de correction 14 et par l'intermédiaire d'une interface de puissance permettant de commander le moteur à partir d'une information de bas niveau de puissance. Cette interface est par exemple réalisée classiquement sur la base d'un amplificateur et d'un transistor ou thyristor. La nouvelle position de I'axe d'ouverture 5 du robinet 1 est connue par la valeur de sortie du potentiomètre 10. Le comparateur 12, le circuit de correction 14 ainsi que les interfaces entre ce dernier et le moteur 2 peuvent tre réalisés dans un mme circuit électrique, notamment sur un mme circuit imprimé. Le circuit de correction 14, de par sa fonction de transfert C (p) corrige en fait, de façon classique, la fonction de transfert de toute la boucle d'asservissement qui comporte outre ce circuit de correction, la fonction de transfert du moteur, associé ou non au jeu de pignons, et la fonction de transfert de I'axe 5 du robinet. Ces deux dernières fonctions de transfert sont connues a priori, à partir des caractéristiques des composants en jeu fournies par les constructeurs ou à partir de mesures classiques de fonctions de transfert. La fonction de correction est calculée ensuite à partir des ces fonctions de transfert. II y peut y avoir des exigences au niveau des temps de réponse, liées au confort d'utilisation, donc la vitesse de rotation du moteur et la fonction de transfert de l'asservissement peuvent avoir une importance, néanmoins, le circuit de correction 14 peut tre très simple. II peut alors ne comporter par exemple qu'un amplificateur opérationnel et quelques résistances câblés de façon classique. Le circuit de correction 14 est connecté entre la sortie du comparateur 12 et t'entrée de commande du moteur 4, une interface de puissance étant intercalée entre les deux. Le débit de gaz en sortie du robinet 1 étant directement et exactement fonction de la position de son axe d'ouverture 5 et de celle de I'axe 11 du potentiomètre 10, un asservissement de ce débit de gaz est ainsi réalisé en fonction d'une information fournie par les moyens de consigne 13. Cet asservissement assure une fidélité permanente du débit de gaz en regard de l'information de consigne, et cela quelle que soit la température ou l'origine des composants. En d'autres termes, une bonne reproductibilité de la chaîne ce commande est assurée et les variations de température n'influent plus et ne provoquent plus de dérèglements. Par ailleurs, cet asservissement est bien un asservissement de débit de gaz réalisé simplement, et donc peu coûteux. Par ailleurs, le robinet pouvant tre de technologie classique, celle-ci étant éprouvée, elle est en conséquence fiable et économique, ce qui accroît encore la fiabilité et l'économie du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention comporte par exemple en outre, un ou deux supports 15,16 pour porter ses divers composants. Les deux supports 15,16 sont par exemple en vis-à-vis et par exemple séparés par des entretoises dont une ou plusieurs peuvent par exemple servir d'axe de rotation pour certains pignons. Un support du bas 15 supporte par exemple le moteur d'entraînement 4. A cet effet, le moteur est par exemple cotte ou vissé sur la paroi exteme du support du bas, un trou étant prévu dans ce dernier pour laisser passer I'axe entraîné par le moteur et qui est solidaire mécaniquement par exemple du premier pignon 6, lequel se situe entre les deux supports, comme tous les autres pignons 7,8,9. Le potentiomètre 10 est par exemple situé sur la paroi exteme du support du haut 16, un trou étant prévu dans ce demier pour laisser passer I'axe 11 du potentiomètre. Le potentiomètre est par exemple cotte ou vissé sur le support du haut 16. Le robinet 1 est par exemple situé à l'opposé du potentiomètre, en regard de la paroi exteme du support du bas 15. II est par exemple maintenu en position par des moyens de fixation non représentés et solidaire d'une structure mécanique elle-mme non représentée. L'axe 5 d'ouverture du robinet est par exemple rendu solidaire de I'axe 11 du potentiomètre entre les deux supports 15,16. Les deux axes 5,11, de forme cylindrique, sont par exemple maintenus solidaires par des décrochages complémentaires qui permettent une sorte d'emboîtement. Le comparateur 12, le circuit de correction 14 et l'interface de commande du moteur 4 sont par exemple fixés sur un des deux supports, plus précisément un circuit imprimé les comportant est par exemple fixé sur un des deux supports. La figure 2 présente un autre mode de réalisation possible d'un dispositif selon l'invention. Pour des raisons d'encombrement notamment, il se peut que I'axe 11 du potentiomètre ne puisse tre fixé directement sur I'axe d'ouverture 5 du robinet 1. Dans ce cas, un deuxième pignon 21 est fixé sur cet axe d'ouverture 5. Ce deuxième pignon entraîne alors un autre pignon 22 qui est fixé sur l'axe du potentiomètre 10. Les deux pignons sont par exemple dans un rapport 1. De la sorte, le potentiomètre continue bien à indiquer la position angulaire de 1'axe d'ouverture du robinet 1. Les moyens de consigne 13 peuvent tre réalisés de différentes façons et donc permettre plusieurs interfaces possibles entre un utilisateur et la commande des brûleurs à gaz. Par ailleurs, avantageusement, ces moyens de consigne peuvent tre relativement très éteignes du robinet 1 ainsi que de l'ensemble constitué notamment du moteur 4, des pignons 6,7, 8,9 et éventuellement du circuit de correction 14, l'information de consigne étant véhiculée par un ou deux fils électriques par exemple. Cela permet notamment de placer le robinet au plus près des circuits d'alimentation en gaz et donc de diminuer la longueur éventuelle des tuyaux nécessaires. II en résulte une économie et un gain d'encombrement global. Par ailleurs, cela peut permettre aussi de placer le robinet le plus près possible du brûleur et donc de diminuer au maximum la longueur de tuyau ou de conduit d'alimentation entre le robinet et le brûleur. Plus généralement, le dispositif selon l'invention n'impose aucune contrainte, ou très peu, pour le placement de ses différents composants. Ainsi, le robinet 1, le moteur 4 et éventuellement son jeu de pignons associés peuvent tre placés par exemple en fonction de considérations liées à l'encombrement ou à la sécurité, sans soucis par ailleurs de la position des moyens de consigne. Ces derniers sont par exemple disposés au niveau d'une plaque de cuisson, d'une cuisinière ou d'un four comportant un ou plusieurs brûleurs à gaz. Un premier mode de réalisation des moyens de consignes peut tre un potentiomètre commandé manuellement, par exemple par l'intermédiaire d'une manette ou d'un bouton rotatif, et qui délivre un courant ou une tension de consigne fonction de son angle de rotation, ce courant ou cette tension est fournie au comparateur 12. Un deuxième mode de réalisation des moyens de consigne peut permettre la mise en oeuvre d'une commande électronique pour l'utilisateur. Cette commande est par exemple une touche sensitive à effet capacitif. Un signal électrique est alors converti numériquement par un convertisseur analogique-numérique puis traité par un microcontrôteur qui délivre en conséquence un signal numérique à un convertisseur numérique-analogique qu'il contrôle, la sortie de ce demier constituant l'information de consigne envoyée au comparateur 12. La commande peut se faire par une consigne numérique affichée par l'utilisateur par des moyens quelconques. Un microcontrôteur traite cette information, par exemple codée sur 4 ou 8 bits puis foumit au comparateur 12, via un convertisseur numérique-analogique une tension de consigne. Ce convertisseur est contrôlé par exemple par le microcontrôleur. Un avantage d'une commande électronique est qu'elle facilite l'entretien d'une plaque de cuisson, notamment en ce qui concerne son nettoyage, contrairement à une commande mécanique du type bouton rotatif ou manette. Des circuits électroniques de sécurité peuvent tre adjoints aux circuits d'asservissement. Tous ces circuits peuvent par exemple alors tre disposés sur un mme circuit imprimé. Ces circuits de sécurité sont par exemple associés à un capteur de flamme au niveau du brûleur dépendant du robinet 1. En cas d'absence de flamme, une commande est alors envoyée au moteur 4, par l'intermédiaire par exemple de la mme interface de puissance que celle prévue pour la correction de position. Cette commande provoque la fermeture du robinet qui correspond par exemple à une valeur connue de la tension de sortie du potentiomètre ou plus simplement et de façon plus sécurisée, cette commande provoque la rotation du moteur jusque en bout de course provoquant ipso facto la fermeture du robinet. S'il est nécessaire de prévoir un robinet, un moteur, un jeu de pignons et une consigne par brûleur, les autres éléments peuvent tre partagés entre les différents brûleurs. II est ainsi envisageable de prévoir un seul circuit imprimé pour l'ensemble, une fonction de correction 14 étant toujours attribué à chaque commande de brûleur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'un brûleur à gaz, caractérisé en ce qu'il comporte un robinet à gaz (1), connecté en amont à un circuit d'arrivée de gaz et foumissant en aval le gaz au brûleur, un moteur (4) d'entraînement en rotation de I'axe d'ouverture du robinet, des moyens (10,11,21,22) de mesure de la position angulaire de I'axe d'ouverture (5) du robinet, )'ouverture et la fermeture de ce demier étant fonction de cette position angulaire, et des moyens d'asservissement (12,14) de la position angulaire de I'axe d'ouverture (5) du robinet qui agissent sur la commande du moteur (4), I'asservissement étant fonction d'une information fournie par des moyens de consigne (13) et de la mesure fournie par les moyens de mesure de position angulaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure sont un potentiomètre (10) dont la rotation de I'axe (11) représente la rotation de I'axe d'ouverture (5) du robinet (1), la grandeur électrique (Vc) en sortie du potentiomètre étant fonction de la position angulaire de son axe (11). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que I'axe (11) du potentiomètre est solidaire mécaniquement de l'axe d'ouverture (5) du robinet (1). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que I'axe d'ouverture (5) du robinet (1) est solidaire mécaniquement d'un pignon (21) qui entraîne un pignon (22) solidaire mécaniquement de I'axe (11) du potentiomètre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) entraîne I'axe d'ouverture (5) du robinet (1) par l'intermédiaire d'un jeu de pignons (6,7,8,9) qui démultiplie le couple foumi par le moteur (4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce les moyens d'asservissement comportent au moins un comparateur (12) et un circuit de correction (14), le comparateur (12) recevant sur une de ces entrées l'information de consigne et sur I'autre entrée la grandeur électrique foumie par le potentiomètre, le circuit de correction (14) commandant le moteur en fonction du résultat de la comparaison (E) de façon à faire tendre celui-ci vers 0. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de consigne (13) sont un potentiomètre qui délivre une grandeur électrique de consigne fonction de la position angulaire de son axe commandé manuellement. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de consignes (13) comportent une commande numérique, la consigne numérique étant convertie en une grandeur analogique de consigne par un convertisseur numériqueanalogique commandé par un microcontrôteur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la commande numérique est foumie au moyen de touches sensitives. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) est un moteur à courant continu. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de consignes (13) sont placés au niveau d'une plaque de cuisson comportant un ou plusieurs brûleurs. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de consignes (13) sont placés au niveau d'une cuisinière comportant un ou plusieurs brûleurs. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de consignes (13) sont placés au niveau d'un four comportant un ou plusieurs brûleurs.