Brevet FR2775715A1 — publié le 19990910

Procédé et installation d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau. La présente invention concerne une installation et un procédé d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau intégrée dans une installation aquatique, en particulier une piscine. A ce jour, les installations aquatiques, en particulier les piscines, sont équipées de divers dispositifs, tels que des dispositifs de filtration, de traitement chimique de l'eau et de chauffage de l'eau qui sont programmés et/ou régulés par des dispositifs électromécaniques et électroniques. Généralement, le seul lien existant entre ces dispositifs est un asservissement du fonctionnement des dispositifs dits auxiliaires, en particulier des dispositifs de traitement et de chauffage de l'eau, au fonctionnement de la pompe de filtration. Par exemple, en ce qui concerne la fonction de filtration, un interrupteur assure la mise en marche ou l'arrêt de la pompe de filtration à des heures prédéterminées et éventuellement pendant une durée programmée par l'utilisateur. Au cours de ces périodes de filtration, un dispositif électronique, le plus souvent analogique, déclenche le fonctionnement d'un appareil de production d'oxydant et/ou une pompe doseuse si les valeurs mesurées du pH et la teneur en oxydant ne sont pas conformes aux valeurs de consigne. Enfin, au cours de ces mêmes périodes de filtration, un thermostat monoseuil assure la mise en marche ou l'arrêt du moyen de chauffage. Souvent, un contrôleur de débit à palette incorporé au dispositif de chauffage assure l'arrêt de la pompe en cas de défaut de circulation d'eau dans le dispositif de chauffage de manière à protéger la pompe. Du fait de cet asservissement des dispositifs de traitement chimique et de chauffage au fonctionnement de la pompe, il n'est pas possible, si la plage horaire choisie pour le fonctionnement de la pompe est trop petite, de pouvoir assurer soit un traitement chimique correct de l'eau, soit un chauffage correct de l'eau. L'utilisateur est donc contraint de remettre éventuellement manuellement en marche la pompe afin de pouvoir entraîner une remise en route du dispositif de traitement chimique et éventuellement du dispositif de chauffage. De ce fait, une présence quotidienne de l'utilisateur est nécessaire pour vérifier que la valeur atteinte par un certain nombre de paramètres n'est pas critique et ne nécessite pas une intervention manuelle spécifique. Outre ces dispositifs connus, il est décrit dans le brevet FR-A-2.680. 022 un procédé de gestion et de surveillance automatique d'une piscine qui consiste essentiellement à gérer le fonctionnement de la pompe au moyen d'un calculateur incorporant une série d'entrées correspondant à des capteurs et une série de sorties reliées aux organes de commande d'un certain nombre d'éléments. L'objectif d'un tel dispositif est de protéger la pompe et le moteur de pompe notamment lorsque celle-ci n'est plus alimentée en eau. Là encore, dans un tel dispositif, l'asservissement est unidirectionnel, à savoir que c'est la pompe qui commande le fonctionnement des dispositifs auxiliaires, en particulier le système de chauffage et le système de traitement chimique de l'eau, le fonctionnement de cette pompe étant lui-même asservi à un certain nombre de signaux liés à la mesure de la consommation électrique de la pompe. En conséquence, aucun des dispositifs décrits ci-dessus ne permet d'optimiser la durée de filtration et le temps de fonctionnement de la pompe de manière telle que les valeurs des paramètres mesurés par les capteurs des dispositifs auxiliaires soient toujours conformes à celles qui ont été programmées. Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un procédé et un dispositif d'asservissement d'une pompe de circulation qui optimisent, sans intervention humaine, la durée de fonctionnement des dispositifs auxiliaires pour atteindre de manière sûre des valeurs des paramètres mesurés par les capteurs, tels que la température de l'eau et sa teneur en chlore, conformes à celles choisies par l'utilisateur. L'invention concerne à cet effet un procédé d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau d'installations aquatiques, en particulier de piscines, du type dans lequel les plages horaires de fonctionnement de ladite pompe sont prédéterminées manuellement ou automatiquement et dans lequel des dispositifs auxiliaires tels que des dispositifs de chauffage de l'eau ou de traitement de l'eau, sont asservis au fonctionnement de la pompe et comprennent des capteurs de mesure d'au moins une caractéristique physique ou chimique de l'eau qui commande la mise en marche et l'arrêt desdits dispositifs auxiliaires respectivement en fonction d'une valeur de consigne affichée, caractérisé en ce qu'on commande la poursuite du fonctionnement de la pompe dans le cas o au moins un desdits capteurs détermine immédiatement à la fin de la plage horaire de fonctionnement normal que la valeur de consigne respective n'est pas atteinte. Selon une forme de mise en oeuvre préférée de l'invention, on détermine la plage horaire de fonctionnement de la pompe de circulation d'eau en fonction de la température de l'eau à l'instant de mise en marche de ladite pompe prédéterminé par l'utilisateur. L'invention concerne encore un dispositif d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau, équipant une installation aquatique telle qu'une piscine, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur, au moins une mémoire dans laquelle sont mémorisées une ou plusieurs valeurs seuils et/ou de consigne des dispositifs auxiliaires, des moyens de visualisation des données mémorisées, ledit calculateur comportant au moins une entrée reliée à un capteur, tel qu'une sonde ou un appareil de mesure, mesurant un paramètre chimique ou physique de l'eau, au moins une sortie reliée à l'organe de commande de la pompe, le calculateur générant un signal de poursuite de fonctionnement de la pompe à la fin de la plage de temps de fonctionnement normal prédéterminée de la pompe, jusqu'à ce que la valeur mesurée par le capteur atteigne une valeur de consigne et/ou de seuil mémorisée ou calculée à partir d'une valeur introduite. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence à la figure unique qui représente un schéma de principe d'un dispositif conforme à l'invention. Le procédé, objet de l'invention, s'applique donc à une installation aquatique, telle qu'une piscine, du type comportant au moins des moyens de remplissage et de remise à niveau de l'eau de la piscine, une pompe de filtration associée à des éléments filtrants disposés en amont ou en aval de la pompe afin de filtrer l'eau avant de la réintroduire dans la piscine et une série de dispositifs auxiliaires. Parmi les dispositifs auxiliaires principaux équipant fréquemment une installation aquatique, on peut e citer les dispositifs de chauffage de l'eau et de traitement de l'eau. Ces dispositifs auxiliaires, qui sont pour des raisons de sécurité asservis au fonctionnement de la pompe, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent être mis en marche que si la pompe de filtration est en fonctionnement, comportent généralement des capteurs de mesure d'au moins une caractéristique physique ou chimique de l'eau qui commande la mise en marche et l'arrêt desdits dispositifs auxiliaires en fonction d'une valeur de consigne affichée. Le dispositif, objet de l'invention, comporte, enfermé à l'intérieur d'un boîtier (non représenté) et monté sur une platine ou carte électronique, un calculateur 1, un pavé numérique de programmation déconnectable 2 pour la saisie de valeurs seuils, des boutons de commande 3 permettant l'affichage sur un écran 4 des données introduites ou mesurées et au moins une mémoire de stockage des données introduites. Le dispositif comporte un rail 8 de bornes d'entrées En (El, E2, E3...) et de sorties Sn (S1, S2...) reliées au calculateur 1 par l'intermédiaire de liaisons filaires 7 traditionnelles. Entre le rail d'entrées En et de sorties Sn est éventuellement intercalé un rail 5 de contacteurs et de disjoncteurs de puissance. Les entrées En du dispositif sont reliées à des capteurs Cn (C1, C2...) tels que des sondes ou des dispositifs de mesure. Les sorties Sn sont reliées aux organes de commande (relais électromagnétiques Rn: Ri, R2... par exemple) de fonctionnement de la pompe et des dispositifs auxiliaires. Ainsi, à titre d'exemple, le dispositif de chauffage est généralement équipé d'une thermosonde Cl qui transmet une température mesurée de l'eau au calculateur 1 qui, par comparaison de la valeur mesurée à une valeur de consigne introduite par l'utilisateur, émet un signal en sortie S1 qui déclenche la mise en fonctionnement ou l'arrêt par action sur R1 du dispositif de chauffage et éventuellement agit parallèlement sur l'organe de commande R2 de la pompe pour la maintenir. Généralement, à cette valeur de consigne est associée une valeur seuil supérieure à la valeur de consigne de manière à assurer le fonctionnement du dispositif auxiliaire et donc de la pompe jusqu'à ce que la valeur mesurée soit supérieure à la valeur seuil prédéterminée pour créer un volant d'inertie qui n'oblige pas à une remise en marche fréquente du dispositif auxiliaire. Il existe généralement également dans ce dispositif auxiliaire une valeur seuil inférieure à la valeur de consigne qui constitue une valeur au-dessous de laquelle un signal d'alarme est émis pour informer l'utilisateur d'un dysfonctionnement de l'installation. Le fonctionnement du dispositif de traitement de l'eau est analogue à celui du dispositif de chauffage de l'eau à l'exception du fait que le capteur n'est pas constitué par une thermosonde mais par une sonde C2 de mesure du pH et par des dispositifs de la mesure de la teneur en oxydant de l'eau. En outre, un signal d'alarme est émis lorsque la valeur mesurée par C2 est supérieure à une valeur seuil supérieure à la valeur de consigne signalant ainsi que le traitement est insuffisant. A l'inverse, le fonctionnement du dispositif auxiliaire est maintenu jusqu'à ce que la valeur mesurée par C2 atteigne la valeur seuil inférieure à la valeur de consigne. En conséquence, le rôle des valeurs seuils par rapport à la valeur de consigne est fonction du mode de fonctionnement du dispositif auxiliaire. La pompe de filtration, encore appelée pompe de circulation d'eau, comporte quant à elle plusieurs modes de fonctionnement. Ces modes de fonctionnement appartiennent essentiellement à deux catégories, une catégorie dite mode de fonctionnement permanent, l'autre catégorie dite mode de fonctionnement automatique. Dans le cas d'un mode de fonctionnement automatique, le fonctionnement du moteur de la pompe de filtration s'établit par une plage horaire définie soit manuellement par l'utilisateur qui définit une heure de début et de fin de fonctionnement, soit automatiquement en fonction de la valeur d'un paramètre mesuré tel que la température de l'eau et en fonction de l'heure de début de fonctionnement de la pompe choisie par l'utilisateur. Le mode de fonctionnement permanent est généralement choisi quant à lui par l'utilisateur qui décide de faire fonctionner la pompe en permanence. Toutefois, et c'est là la caractéristique essentielle du procédé objet de l'invention, ce mode de fonctionnement permanent peut être également commandé à partir de la valeur de paramètres mesurés par les capteurs Cn alors que la pompe est en mode de fonctionnement automatique. Enfin, dans certains cas, en particulier, lorsque la pompe est désamorcée ou lorsque l'on procède à un nettoyage de l'installation, on peut utiliser également un mode de fonctionnement dit de marche forcée qui ne peut être commandé que par un utilisateur et qui ne sera pas décrit ci-après. Le procédé selon l'invention a pour objectif de permettre le passage automatique d'un mode de fonctionnement automatique de la pompe à un mode de fonctionnement permanent de la pompe et inversement en fonction de la valeur de paramètres déterminés. Pour permettre ce basculement d'un mode de fonctionnement du moteur de la pompe de filtration à un autre mode de fonctionnement, on utilise le dispositif d'asservissement représenté à la figure unique. Le calculateur 1 comporte donc au moins une mémoire dans laquelle sont mémorisées, entre autres respectivement pour le dispositif de chauffage et pour le dispositif de traitement de l'eau, au moins une valeur seuil généralement saisie par l'installateur et une valeur de consigne saisie par l'utilisateur. Toutes ces valeurs peuvent être visualisées sur l'écran à cristaux liquides. En outre, l'utilisateur saisit l'heure de départ de fonctionnement de la pompe correspondant à la borne d'entrée de la plage horaire de fonctionnement normal de la pompe et éventuellement l'heure d'arrêt de la pompe en fonction de la façon dont on détermine la plage horaire. Cette carte peut encore incorporer un dispositif de connexions 4 susceptibles de recevoir des moyens de déverrouillage qui vont permettre l'utilisation de dispositifs auxiliaires supplémentaires. Comme précisé ci- dessus, les capteurs pourront être par exemple constitués, dans le cas d'une installation équipée d'un dispositif de chauffage et d'un dispositif de traitement chimique de l'eau, d'une thermosonde C1 pour la température de l'eau en vue de la mise en fonctionnement du dispositif de chauffage et d'une sonde C2 mesurant par exemple la teneur en chlore de l'eau de la piscine pour le déclenchement d'une pompe doseuse. Ces capteurs sont reliés aux entrées El, E2 du dispositif. Une entrée E3 pourra également recevoir des informations correspondant à l'état dans lequel se trouve le moteur de pompe, à savoir mode de fonctionnement permanent, mode de fonctionnement automatique ou mode de marche forcée, afin de ne pas permettre la commande de mise en marche des dispositifs auxiliaires sans que la pompe de filtration n'ait été préalablement mise en fonctionnement. Les sorties Sn commandent généralement des relais permettant la commande des dispositifs auxiliaires ou la commande de la pompe. Un tel dispositif fonctionne comme suit: on suppose que le calculateur 1 a été programmé et comporte en mémoire d'une part des valeurs de consigne des dispositifs auxiliaires, d'autre part des valeurs seuils supérieures aux valeurs de consigne et des valeurs seuils inférieures aux valeurs de consigne. L'utilisateur a soit fixé une heure de début de fonctionnement du moteur de la pompe de filtration, soit a défini une plage horaire en choisissant une heure de départ et une heure d'arrêt de fonctionnement du moteur de la pompe, cette plage horaire ayant été établie arbitrairement par l'utilisateur. Dans le cas o l'utilisateur n'a identifié que l'heure de début de mise en fonctionnement du moteur de la pompe, la plage horaire de fonctionnement normal de la pompe est calculée par le calculateur 1 qui, par application d'un logarithme particulier, établit une durée journalière de fonctionnement de la pompe généralement voisine d'une valeur égale à la température de l'eau/2. Une fois toutes les données mémorisées, le calculateur 1 est mis en service. A l'instant tl prédéterminé correspondant à la première borne de la plage horaire de fonctionnement de ladite pompe, la pompe se met en marche. Au cours du fonctionnement de cette pompe, les dispositifs auxiliaires peuvent ou non être mis en fonctionnement en fonction des valeurs mesurées par les capteurs Cl, C2. A la fin de la plage horaire de fonctionnement normal de la pompe, le calculateur 1 analyse les valeurs des paramètres qui sont fournies par les capteurs Cl, C2 des dispositifs auxiliaires. Lorsque l'un des capteurs Cl, C2 présente une valeur de paramètre qui n'atteint pas la valeur de consigne mémorisée ou calculée, le calculateur 1 commande alors de manière automatique à la fois la poursuite du fonctionnement du dispositif auxiliaire concerné et la poursuite du fonctionnement de la pompe jusqu'à ce que ledit capteur mesure une valeur qui atteint la valeur seuil située au-delà de la valeur de consigne choisie par l'utilisateur. Cette comparaison entre la valeur mesurée par le capteur et la valeur de consigne ou la valeur seuil est effectuée en temps réel et en continu ou à des intervalles de temps prédéterminés de manière à pouvoir arrêter la pompe lorsque la condition de la comparaison est atteinte. En pratique, lorsque le calculateur 1 constate que la valeur mesurée par le capteur n'atteint pas la valeur de consigne mémorisée, il agit sur les moyens de commande de la pompe de manière telle qu'il commute la pompe d'un mode de fonctionnement automatique à un mode de fonctionnement permanent. A l'inverse, lorsque le calculateur 1 reçoit en entrée une valeur de mesure d'un capteur qui atteint une valeur seuil située au-delà de la valeur de consigne, il commute à nouveau la pompe en mode de fonctionnement permanent sur un mode de fonctionnement automatique de telle sorte qu'une nouvelle mise en marche de la pompe ne s'effectuera que lorsque débutera la prochaine plage horaire prédéterminée. Bien évidemment, du fait de cet asservissement de la pompe aux dispositifs auxiliaires, il est important de prévoir une sécurité au niveau du fonctionnement de la pompe de manière à ce que la pompe ne continue pas à fonctionner par exemple lorsqu'elle est désamorcée ou lorsque le niveau d'eau dans l'installation aquatique est insuffisant. Pour ce faire, on asservit le fonctionnement de la pompe soit au niveau du conduit de refoulement, soit au niveau du conduit d'aspiration à un contrôleur de débit disposé au voisinage de la pompe, ce contrôleur de débit étant, lors de la mise en marche de la pompe, neutralisé pendant une durée prédéterminée au moyen d'un dispositif de temporisation. Ce contrôleur de débit est disposé au voisinage de la pompe, en amont ou en aval de cette dernière, après le dispositif de filtration de manière à ne pas se déclencher en particulier lorsque la pompe est en mode de fonctionnement marche forcée dans le cadre d'une opération de nettoyage des dispositifs de filtration équipant ladite pompe. Le dispositif peut encore incorporer une carte 6 de commande à distance pour permettre la mise en route de l'installation à distance au moyen de dispositifs en soi connus tels que le "minitel" (marque déposée), le téléphone à fréquence locale, les infra-rouges, etc. L'utilisateur pourra être informé à distance d'un dysfonctionnement de son installation lorsque, par exemple, l'un des capteurs mesurera une valeur de paramètre correspondant à une valeur seuil critique d'alarme. Une telle mesure entraînera l'émission par le dispositif d'un signal d'alarme qui informera immédiatement l'utilisateur. Le nombre de données mémorisées dans le dispositif est fonction de la sophistication dudit dispositif. Toutefois, grâce à cet asservissement de la pompe aux dispositifs auxiliaires tels que le dispositif de chauffage, on constate une optimisation des périodes de chauffage et donc une économie d'énergie. En outre, il est possible d'adjoindre une sonde de température de l'air qui, en période d'hivernage, assure la mise en marche permanente de la pompe tant que la température de l'air est en-dessous de 0 C. Enfin, le paramétrage par l'installateur des valeurs 1 1 il seuils améliore la sécurité en évitant les erreurs de manipulation. REVENDICATIONS 1. Procédé d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau d'installations aquatiques, en particulier de piscines, du type dans lequel les plages horaires de fonctionnement de ladite pompe sont prédéterminées manuellement ou automatiquement et dans lequel des dispositifs auxiliaires tels que des dispositifs de chauffage de l'eau ou de traitement de l'eau sont asservis au fonctionnement de la pompe et comprennent des capteurs (Cn) de mesure d'au moins une caractéristique physique ou chimique de l'eau qui commande la mise en marche et l'arrêt desdits dispositifs auxiliaires respectivement en fonction d'une valeur de consigne affichée, caractérisé en ce qu'on commande la poursuite du fonctionnement de la pompe dans le cas o au moins un desdits capteurs (Cn) détermine immédiatement à la fin de la plage horaire de fonctionnement normal de la pompe que la valeur de consigne respective n'est pas atteinte. 2. Procédé d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine la plage horaire de fonctionnement de la pompe de circulation d'eau en fonction de la température de l'eau à l'instant (tl) de mise en marche de la pompe prédéterminé par l'utilisateur. 3. Procédé d'asservissement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on commande la poursuite du fonctionnement de la pompe jusqu'à ce qu'au moins un des capteurs (Cn) détermine qu'une valeur seuil située au-delà de la valeur de consigne a été atteinte pour créer un volant d'énergie en attente de la remise en circuit prédéterminée dudit dispositif auxiliaire. 4. Procédé d'asservissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on asservit le fonctionnement de la pompe à un contrôleur de débit disposé au voisinage de la pompe, ce contrôleur de débit étant, lors de la mise en marche de la pompe, neutralisé pendant une durée prédéterminée au moyen d'un dispositif de temporisation. 5. Procédé d'asservissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit contrôleur de débit est disposé au voisinage de la pompe, en amont ou en aval de cette dernière, après le dispositif de filtration. 6. Dispositif d'asservissement d'une pompe de circulation d'eau, équipant une installation aquatique telle qu'une piscine, conforme au procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (1), au moins une mémoire dans laquelle sont mémorisées une ou plusieurs valeurs seuils et/ou de consigne des dispositifs auxiliaires, des moyens de visualisation (2), ledit calculateur comportant au moins une entrée (En) reliée à un capteur (Cn), tel qu'une sonde ou un appareil de mesure, mesurant un paramètre chimique ou physique de l'eau, au moins une sortie (Sn) reliée au moins à l'organe de commande (Rn) de la pompe, le calculateur générant un signal de poursuite de fonctionnement de la pompe à la fin de la plage de temps de fonctionnement normal de la pompe, tant que la valeur mesurée par le capteur (Cn) n'a pas atteint une valeur de consigne et/ou de seuil mémorisée ou calculée à partir d'une valeur introduite. 7. Dispositif d'asservissement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une sonde (C1) de mesure de la température de l'eau à un instant (tl) correspondant à l'instant de déclenchement de fonctionnement de la pompe prédéterminé par l'utilisateur et des moyens de calcul tel qu'un algorithme qui, à partir de ladite température, déterminent la plage de fonctionnement normale de ladite pompe. 8. Dispositif d'asservissement selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte, intégrés audit calculateur (1), des moyens de comparaison de la valeur mesurée par le capteur (Cn) à une valeur seuil prédéterminée qui génèrent un signal permettant la commutation de la pompe entre un mode de fonctionnement automatique et un mode de fonctionnement permanent, le basculement du mode de fonctionnement automatique vers le mode de fonctionnement permanent de ladite pompe étant réalisé lorsque la valeur mesurée par le capteur n'atteint pas la valeur de consigne mémorisée à la fin de la plage prédéterminée de fonctionnement normal de ladite pompe, le rebasculement du mode de fonctionnement permanent vers le mode de fonctionnement automatique de la pompe s'effectuant lorsque la valeur mesurée par ledit capteur (Cn) atteint une valeur au moins égale à la valeur de consigne. 9. Dispositif d'asservissement selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une carte électronique (6) de télécommande pour permettre la commande à distance de la mise en route de l'installation et le transfert de données et/ou d'un signal d'alarme du dispositif vers l'utilisateur.