Brevet FR2807908A1 — publié le 20011019

L'invention est relative à une carte de dispositif électronique de gestion de chauffe-eau électrique, ainsi qu'à un dispositif de gestion électronique pour chauffe- eau électrique à accumulation comportant une telle carte. Pour assurer simultanément la régulation thermostatique et le déclenchement en sécurité de l'alimentation électrique d'une résistance de chauffage d'un chauffe-eau électrique à accumulation, assurer la protection cathodique de la cuve du chauffe-eau électrique à accumulation, et éventuellement alimenter sélectivement la résistance du chauffe-eau en fonction des modulations tarifaires appliquées par la compagnie productrice d'électricité, le document FR 2.774.153 enseigne l'utilisation d'une carte électronique principale attachée directement ou indirectement à la cuve du chauffe- eau et assurant à la fois la protection cathodique et un fonctionnement sélectif de l'alimentation électrique en fonction des modulations tarifaires appliquées par un producteur d'électricité, tout en procurant la régulation thermostatique et le déclenchement en sécurité de l'alimentation de la résistance de chauffage du chauffe- eau électrique. Le document FR 2.774.153 décrit trois modes de réalisation d'un dispositif de gestion électronique pour chauffe-eau électrique à accumulation: deux modes de réalisation conçus pour une alimentation monophasée et un mode de réalisation conçu pour une alimentation triphasée. La multiplicité des variantes de dispositif de gestion électronique entraîne la nécessité de stocks importants de chauffe-eau électriques à accumulation pour répondre à des besoins différents et des types d'alimentation électrique différents. Le niveau élevé des stocks de chauffe-eau électriques à accumulation correspondant à ces diverses variantes entraîne des coûts de fabrication et de stockage indésirables. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients à la technique connue, en simplifiant l'agencement des chauffe-eau électriques à accumulation, de manière à réduire le nombre de références de production chez le fabricant, ainsi que le nombre d'appareils de références différentes à stocker chez un grossiste, un installateur ou un vendeur de chauffe-eau électrique à accumulation. 2 2807908 L'invention a pour objet une carte secondaire de dispositif électronique de gestion de chauffe-eau électrique comprenant des moyens de raccordement à une alimentation électrique triphasée, des moyens de transformation de ladite alimentation électrique triphasée en une alimentation électrique monophasée, et des moyens de connexion à une carte électronique principale reliée à une carte électronique de mesure, de manière à alimenter la carte électronique principale en lui délivrant ladite alimentation électrique monophasée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens de connexion sont agencés et prédéterminés pour permettre le placage de la carte électronique principale et de la carte secondaire l'une contre l'autre; la carte comporte des relais de commande d'alimentation triphasée de la résistance de chauffage ou du corps de chauffe d'un chauffe-eau électrique à accumulation auquel la carte est destinée; - lesdits relais de commande d'alimentation triphasée sont des relais pilotés par un ou plusieurs signaux de commande émis par la carte électronique principale. L'invention a également pour objet un dispositif de gestion électronique pour chauffe-eau électrique à accumulation, comportant une carte électronique selon l'invention. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens de connexion sont agencés et prédéterminés pour permettre le placage de la carte électronique principale et de la carte secondaire l'une contre l'autre; - la carte comporte des relais de commande d'alimentation triphasée de la résistance de chauffage ou du corps de chauffe d'un chauffe-eau électrique à accumulation auquel la carte est destinée; - lesdits relais de commande d'alimentation triphasée sont des relais pilotés par un ou plusieurs signaux de commande émis par la carte électronique principale; 3 2807908 - la carte électronique principale comporte un fusible supplémentaire de protection solidarisé à la carte, pour assurer une protection supplémentaire à la protection assurée par un fusible principal remplaçable; - la carte électronique principale comporte un bloc formant contacteur jour/nuit apte à être commandé par un fil pilote. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un agencement fonctionnel d'un mode de réalisation de l'invention, dans une position déployée; - la figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'un agencement fonctionnel d'un mode de réalisation de l'invention en position compacte; - la figure 3 représente schématiquement un circuit électronique représentatif d'une carte de dispositif électronique selon l'invention; - la figure 4 représente schématiquement un circuit électronique correspondant à l'agencement fonctionnel de l'invention. En référence aux figures 1 et 2, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de références identiques. Selon l'invention, le dispositif électronique de gestion de chauffe-eau électrique à accumulation comporte une carte 1 électronique principale et une carte électronique 2 secondaire, ainsi qu'une troisième carte 3 électronique de mesure de dimensions prédéterminées pour l'insertion dans un doigt de gant de faible diamètre d'un chauffe-eau électrique. De préférence, la carte 3 électronique de mesure présente des dimensions prédéterminées permettant l'insertion dans un cylindre de diamètre voisin du centimètre. La carte 3 électronique de mesure comporte un capteur de température à semi-conducteur pour la régulation, un capteur à coefficient de température positif (CTP) pour régler un premier niveau de déclenchement en sécurité et un capteur au silicium pour régler un deuxième niveau de déclenchement en sécurité; ces trois capteurs de type connu n'étant pas représentés plus en détail. 4 2807908 La carte électronique 1 principale, est apte à fonctionner en alimentation monophasée et est conçue pour assurer les fonctions de régulation thermostatique ajustable, de déclenchement en sécurité omnipolaire, de protection cathodique de la cuve du chauffe-eau par anodes à courant imposé, de contacteurs d'alimentation de puissance pour plages tarifaires et de coupure de l'alimentation de la résistance de chauffage en cas d'insuffisance de niveau d'eau dans la cuve du chauffe- eau. La carte électronique 1 principale est similaire aux cartes de gestion électronique pour chauffe-eau électrique à accumulation décrites dans le document FR 2.774. 153. La carte électronique 2 secondaire est prévue pour recevoir une alimentation triphasée en 400 volts et comporte trois relais de puissance 5, 6, 7. La carte 2 secondaire est prédéterminée pour transformer l'alimentation triphasée arrivant par le bloc de connexion 4 en une alimentation monophasée apte à être utilisée pour alimenter la carte principale 1. A cet effet, on prévoit des liaisons filaires 9 pour relier la carte secondaire 2 d'alimentation à la carte principale 1 de gestion électronique. La carte 1 électronique principale comporte également un accumulateur d'énergie électrique pour assurer le débit de courant nécessaire à la protection cathodique permanente de la cuve, lors des périodes dans lesquelles le chauffe-eau n'est plus alimenté électriquement, ces périodes correspondant aux plages tarifaires appelées "heures pleines" par la compagnie productrice d'électricité. Un dispositif de limitation de charge et de limitation de décharge de cet accumulateur d'énergie électrique est également présent sur la carte 1 électronique principale. Un fusible de coupure de l'alimentation de puissance de la résistance de chauffe est prévu sur la carte 1 électronique principale, ce fusible permettant toutefois l'alimentation de la carte électronique 1 principale, pour assurer en permanence la continuité de la protection cathodique de la cuve de chauffe-eau. Des diodes électroluminescentes sont avantageusement prévues pour indiquer, respectivement,. I'état de l'accumulateur générant le courant de protection cathodique, et l'alimentation de la résistance de chauffage du chauffe-eau Grâce à l'invention, il est possible d'utiliser constamment une carte électronique 1 principale associée à une carte 3 électronique de mesure, en 2807908 l'alimentant directement par une alimentation électrique monophasée arrivant sur le bloc de connexion 10 prévu sur la carte électronique 1 principale. Lorsque l'alimentation électrique disponible est une alimentation électrique triphasée, on établit les liaisons filaires 9 entre la carte 1 principale et la carte secondaire 2, de manière à alimenter la carte secondaire 2 grâce à l'alimentation électrique triphasée arrivant par le bloc de connexion 4, puis à transformer cette alimentation électrique triphasée en alimentation monophasée transitant par les liaisons filaires 9 pour alimenter la carte électronique I principale. Ainsi, les chauffe-eau électriques selon l'invention peuvent constamment être conçus pour comporter à demeure une carte électronique 1 principale et une carte électronique de mesure 3. En fonction de la nature de l'alimentation, on prévoit d'ajouter ou non une carte secondaire 2 apte à être alimentée en tension triphasée. Cette disposition de l'invention permet ainsi de réduire les stocks et facilite la mise en oeuvre des chauffe-eau électriques selon l'invention, car l'installateur a besoin de prévoir uniquement la mise en place éventuelle d'une carte secondaire 2, pour réaliser l'adaptation à une alimentation électrique triphasée. Avantageusement, sur la figure 2, le dispositif est prévu pour que les cartes principale 1 et secondaire 2 se plaquent l'une contre l'autre, ceci étant rendu possible dans cet exemple de réalisation par la souplesse des liaisons électriques 9 entre la carte principale 1 et la carte secondaire 2 d'adaptation triphasée. Cette disposition permet la mise en place dans le boîtier de réception solidaire de la cuve du chauffe-eau, de sorte qu'aucune modification mécanique n'est à entreprendre pour alimenter un chauffe-eau en alimentation monophasée ou en alimentation triphasée, selon le cas. Cependant, d'autres dispositions peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention: ainsi, les moyens 9 de connexion peuvent être rigides, tout en assurant le placage des cartes 1 et 2 l'une contre l'autre. A titre d'exemple, ces moyens 9 de connexion peuvent comprendre des connecteurs à broches ou d'autres systèmes à conducteurs rigides, montés respectivement sur la carte 1 et sur la carte 2 de manière à permettre une connexion par un assemblage de sens transversal ou perpendiculaire aux plans des cartes 1 et 2. 6 2807908 En référence à la figure 3, un circuit électronique d'une carte secondaire 2 est représenté. Le bloc de connexion 4 comporte quatre bornes de connexion 1 1 à 14: les bornes 11 à 13 correspondent aux trois phases d'une alimentation triphasée, tandis que la borne 14 correspond à la terre et est reliée à la masse commune du chauffe-eau électrique non représenté. Les trois phases 11 à 13 sont reliées à des relais électriques à 17, aptes à être pilotés par des tensions de commande sur des bornes 18, 1l9a, 19b. La connexion 14 de terre correspondant à la masse du chauffe-eau est reliée à une connexion 20 de terre de la carte électronique 1 principale non représentée, les phases 12 et 13 sont adaptées pour fournir des tensions monophasées sur les connexions 21 et 22 de la carte électronique 1 principale non représentée. Des connexions supplémentaires éventuelles 23 à 25 sont prévues pour l'alimentation du corps de chauffe ou résistance de chauffage du chauffeeau électrique à accumulation, cette alimentation étant établie au travers des relais électriques commandables 15 à 17. En référence à la figure 4, un circuit électronique d'un dispositif selon l'invention correspondant à la figure 1 ou à la figure 2 est représenté. Ce dispositif comporte un sous-ensemble constitué par la carte secondaire 2 de transformation de l'alimentation triphasée arrivant sur les bornes 11 à 14, de manière à fournir une alimentation monophasée au sous- ensemble constitué par la carte électronique 1 principale. La carte monophasée principale 1 comporte un bloc d'alimentation qui transforme la tension monophasée alternative d'alimentation en provenance de la carte 2 secondaire en une alimentation continue, pour alimenter d'une part un thermostat électronique de faible puissance à deux sorties, et pour alimenter simultanément un bloc formant contacteur de régulation et un bloc formant contacteur de sécurité, ainsi qu'un bloc de présence d'eau et de sécurité anti- dégazage, et enfin un générateur de courant de protection cathodique. Le bon état de l'accumulateur générant la circulation du courant de protection cathodique entre l'anode et la cuve du chauffe-eau est indiqué par la diode électroluminescente clignotante. 7 2807908 Un contacteur à trois positions permet de sélectionner la marche automatique correspondant à une gestion tarifaire, la marche forcée ou l'arrêt du dispositif pour la mise hors tension du corps de chauffe. Par rapport au dispositif de gestion électronique du document FR 2.774. 153, la carte électronique 1 principale a été perfectionnée par l'ajout d'un fusible supplémentaire dans le bloc d'alimentation. Cet ajout du fusible supplémentaire par rapport au fusible remplaçable par l'installateur permet d'assurer une protection supplémentaire, dans le cas o l'installateur a effectué une mauvaise intervention sur le fusible principal, par exemple en le court-circuitant ou en remplaçant le fusible principal par un fusible de valeur non appropriée. Pour assurer cette mesure de protection supplémentaire, il est prévu que le fusible supplémentaire soit solidaire de la carte électronique 1 principale et ne soit pas remplacé par l'installateur. Dans le bloc de régulation et de sécurité, deux circuits distincts, un premier circuit de régulation comprenant un potentiomètre de consigne, et un deuxième circuit de sécurité ont été prévus et remplacent le circuit commun de régulation et de sécurité du document FR 2.774.153. Le deuxième fusible supplémentaire ajouté pour la protection du bloc d'alimentation peut également avantageusement être prévu, comme représenté à la figure 4, au niveau du bloc contacteur de sécurité. En outre, un bloc supplémentaire a été prévu, assurant une fonction de contacteur jour/nuit pouvant être relancé par un fil pilote non représenté. Alors que le fonctionnement de la carte électronique 1 principale est sensiblement équivalent du fonctionnement des dispositifs décrits en référence aux figures 3 et 6 du document FR 2.774.453, la carte électronique 2 secondaire est prévue sous forme d'une addition optionnelle pour recevoir une alimentation triphasée en 400 volts, transformer cette alimentation triphasée en 400 volts en une alimentation monophasée de 230 volts destinée à la carte électronique principale 1 pour alimenter toutes les fonctions de cette carte électronique 1 principale. Cependant, au lieu d'alimenter directement la résistance de chauffage du chauffe-eau électrique à accumulation, il est prévu que la sortie de la carte électronique I principale soit à nouveau dirigée vers la carte électronique secondaire 2 pour piloter 8 2807908 trois relais de gestion de l'alimentation en triphasé de la résistance électrique de chauffage du corps de chauffe. Pour cette raison, la liaison 9 par connecteur des fils de liaison souples comprend cinq fils de liaison: trois fils destinés à l'alimentation électrique monophasée et deux fils destinés au pilotage des relais de l'alimentation triphasée de la résistance électrique de chauffage non représentée. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. 9 2807908 REVENDICATIONS 1. Carte (2) secondaire de dispositif électronique de gestion de chauffeeau électrique comprenant des moyens (4) de raccordement à une alimentation électrique triphasée, des moyens de transformation de ladite alimentation électrique triphasée en une alimentation électrique monophasée, et des moyens (9) de connexion à une carte électronique (1) principale reliée à une carte électronique (3) de mesure, de manière à alimenter la carte électronique (1) principale en lui délivrant ladite alimentation électrique monophasée. 2. Carte (2) secondaire selon la revendication 1, dans laquelle les moyens (9) de connexion sont agencés et prédéterminés pour permettre le placage de la carte électronique principale (1) et de la carte (2) secondaire l'une contre l'autre. 3. Carte (2) secondaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant des relais (5, 6, 7) de commande d'alimentation triphasée de la résistance de chauffage ou du corps de chauffe d'un chauffe-eau électrique d'accumulation auquel la carte (2) est destinée. 4. Carte (2) secondaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits relais (5, 6, 7) de commande d'alimentation triphasée sont des relais pilotés par un ou plusieurs signaux de commande émis par la carte électronique (1) principale. 5. Dispositif électronique de gestion de chauffe-eau électrique à accumulation, comportant en combinaison: - une carte électronique (1) principale; - une carte électronique (3) de mesure apte à être insérée dans un doigt de gant d'un chauffe-eau auquel le dispositif est destiné; une carte électronique (2) secondaire comprenant des moyens (4) de raccordement à une alimentation électrique triphasée, des moyens de transformation de ladite alimentation électrique triphasée en une alimentation électrique monophasée, et des moyens (9) de connexion à une carte électronique (1) principale reliée à une carte électronique (3) de mesure, de manière à alimenter la carte électronique (1) principale en lui délivrant ladite alimentation électrique monophasée. 2807908 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (9) de connexion sont agencés et prédéterminés pour permettre le placage de la carte électronique principale (1) et de la carte (2) secondaire l'une contre l'autre. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, comportant des relais (5, 6, 7) de commande d'alimentation triphasée de la résistance de chauffage ou du corps de chauffe d'un chauffe-eau électrique d'accumulation auquel la carte (2) est destinée. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits relais (5, 6, 7) de commande d'alimentation triphasée sont des relais pilotés par un ou plusieurs signaux de commande émis par la carte électronique (1) principale. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la carte électronique (1) principale comporte un fusible supplémentaire de protection solidarisé à la carte, pour assurer une protection supplémentaire à la protection assurée par un fusible principal remplaçable. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la carte électronique (1) principale comporte un bloc formant contacteur jour/nuit apte à être commandé par un fil pilote.