Brevet FR2844627A1 — publié le 20040319

I DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine est celui de l'étude des systèmes de chauffage par énergie électrique et de leurs adaptations vis à vis des contraites imposées par l'utilisation de ces systèmes par des élèves. La présente invention concerne un système didactisé d'électrothermie. PROBL ME TECHNIQUE POS Le problème posé est celui de l'étude d'un système technique industriel d'électrothermie. L'étude porte sur la didactisation d'un tel système afin de créer un ensemble: * Offrant un faible encombrement au sol. ò Facilement déplaçable. * Représentatif des contraintes réelles. * Offrant des points de mesure permettant des mesurages pertinents. * Permettant la visualisation des principales fonctions. ò Permettant un câblage aisé en toute sécurité. * Suffisamment rapide pour permettre la mise en oeuvre de différents essais en température 15 pendant une séance de travaux pratiques. * Permettant d'étudier facilement plusieurs modes de modulation d'énergie. * Permettant d'étudier la régulation de température (réponse du système suite à une perturbation). * Permettant d'étudier différents types de capteurs industriels de température. 20 EXPOS En réponse à ces contraintes, des solutions ont été développées à savoir: * Création d'un châssis métallique, porteur de l'ensemble des éléments, de structure verticale. * Ajout de roulettes sous le châssis et d'une connectique appropriée (prise de connexion rapide 3P + N + Terre et prise informatique 9 points sur le côté de l'armoire) permettant un déplacement très facile du système. * Partie opérative de 1,2 kW permettant de chauffer, de manière homogène, un tunnel de 5 chauffe à une température de 60 'C en un minimum de temps et doté de deux types de sonde de température. * Création d'une face avant originale incluant: le synoptique du système, les principaux constituants affleurant, de nombreuses fiches de sécurité permettant la mesure des grandeurs électriques pertinentes. * Création d'une boîte de raccordement de la partie opérative permettant son câblage avec la partie commande. * Report, sur huit interrupteurs en face avant, des interrupteurs de configuration internes au modulateur afin de faciliter grandement les manipulations des élèves. * Report de tous les réglages possibles sur des commutateurs ou des potentiomètres en face 15 avant. * Ajout d'une plaque porteuse d'un ventilateur sur un côté du tunnel de chauffe, permettant d'une part d'extraire le plus rapidement possible l'air chaud lors de surtempérature ou entre deux essais; d'autre part, de créer une perturbation. Ajout d'un système de variation de la vitesse du ventilateur afm d'obtenir une 20 perturbation réglable à partir d'une vitesse minimale. * Création du schéma électrique comprenant les fonctions classiques de protection mais également une gestion des sécurités en " logique câblée ". En cas de surtempérature ou de défaut sonde, la partie opérative sera hors tension et le ventilateur passera à la vitesse maximale. * Création du montage mécanique du modulateur lui permettant d'être solidaire de la face avant et assurant un montage démontage aisé ainsi qu'un réglage fonctionnel sur trois axes de sa position vis à vis de la face avant. FIGURES Les figures n'l et 2 représentent le système didactisé d'électrothermie. On distingue: la structure du châssis métallique (1) supportant l'ensemble des éléments, le four (2) ainsi que son ventilateur (3) et son moteur de brassage (4), le boîtier de raccordement de la 5 partie opérative (5), l'armoire de commande (6) avec son synoptique sur la face avant (7). Sur la partie basse est fixée la partie opérative. Il s'agit d'un four (2) avec un ventilateur (3) d'un côté du tunnel de chauffe. Sur la partie supérieure est fixée la partie commande. Il s'agit d'une armoire (6) dans 10 laquelle sont placés tous les constituants électriques permettant la gestion de l'énergie électrique, son traitement et le dialogue homme machine. Le châssis métallique (1) est de structure verticale avec des roulettes et une connectique appropriée (raccordement électrique par prise de connexion rapide 3P + N + Terre et liaison avec un ordinateur grâce à une prise informatique 9 points sur le côté de 15 l'armoire) permettant un déplacement très facile du système. * Les figures n03 et 4 représentent la face avant de l'armoire (6) et son synoptique (7) Cette face avant est constituée d'une plaque métallique et d'un plastique de protection entre lesquels est inséré le synoptique couleur du système Cette face avant permet non seulement la visualisation des principales fonctions du système mais intègre outre les 20 constituants électriques classiques (boutons, voyants, fiches de sécurité) , le régulateur (8), le modulateur d'énergie électrique (9) ainsi que huit interrupteurs (10) permettant sa configuration. * La figure n05 représente la face avant du boîtier de raccordement (5). En effet, le raccordement électrique du four (2) est reporté sur ce boîtier plastique (5) sur lequel 25 apparaissent les repères des connexions du moteur de brassage, de la résistance chauffante, du ventilateur (extracteur), de la sonde résistive et de la sonde thermocouple. La figure n 6 représente le schéma électrique du système. Ce système est géré par une " logique câblée " qui permet, en cas de surtempérature ou de défaut sonde, de mettre hors tension la résistance électrique du four ainsi que son moteur de brassage (4) et d'alimenter le ventilateur(3) de telle sorte qu'il tourne à sa vitesse maximale. Ce 5 ventilateur (3) permet également, de créer une perturbation. Dans ce cas le ventilateur (3) est commandé par un système de variation de vitesse à partir d'une vitesse minimale. La figure n 7 représente le montage mécanique du modulateur (9). Ce montage permet de régler facilement la position du modulateur vis à vis de la face avant (7) par deux tôles en L (11) fixées sur la face avant de l'armoire (6) côté interne et par une tôle en U (12) 10 solidaire du modulateur (9), cet ensemble de trois tôles permet le réglage du positionnement du modulateur sur trois axes. APPLICATIONS INDUSTRIELLES Les applications industrielles concernent les systèmes spécifiquement conçus pour l'éducation nationale ou pour des organismes d'enseignement (systèmes didactisés) dans les domaines suivants: 5. Etude de la régulation de température en tout ou rien (TOR) et par régulation PID. tude des modulations d'énergie caractéristiques de l'électrothermie. (variation d'angle d'amorçage, train d'ondes, syncopée, démarrage progressif). * tude des dysfonctionnements d'un système d'électrothermie (augmentation ou diminution anormales du courant consommé, coupure de sonde, surtempérature). * tude des capteurs de température. (sonde résistive et thermocouple). REVENDICATIONS 1) Dispositif d'étude des systèmes de chauffage par énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis métallique (1) supportant le four (2) ainsi que son ventilateur (3) et son moteur de brassage (4), le boîtier de raccordement de la partie opérative (5), l'armoire de commande (6) avec sa face avant (7). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le châssis métallique (1) est de structure verticale avec des roulettes et une connectique appropriée (raccordement électrique par prise de connexion rapide 3P + N + Terre et liaison avec un ordinateur grâce à une prise informatique 9 points sur le côté de l'armoire) permettant un déplacement très 10 facile du système. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le four (2) possède un ventilateur (3) permettant d'une part, d'extraire le plus rapidement possible l'air chaud lors de surtempérature ou entre deux essais; d'autre part, de créer une perturbation. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le ventilateur (3) est commandé 15 par un système de variation de vitesse à partir d'une vitesse minimale. ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le raccordement électrique du four (2) est reporté sur un boîtier plastique (5) sur lequel apparaissent les repères des connexions du moteur de brassage, de la résistance chauffante, du ventilateur (extracteur), de la sonde résistive et de la sonde thermocouple. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur la porte de l'armoire de commande (6) est fixée une face avant (7) constituée d'une plaque métallique et d'un plastique de protection entre lesquels est inséré le synoptique couleur du système permettant non seulement la visualisation des principales fonctions du système, mais intégrant outre les constituants électriques classiques (boutons, voyants, fiches de sécurité), 25 le régulateur (8), le modulateur d'énergie électrique (9) ainsi que huit interruteurs (10) permettant sa configuration. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système est géré par une " logique câblée " qui permet, en cas de surtempérature ou de défaut sonde, de mettre hors tension la résistance électrique du four ainsi que son moteur de brassage (4) et d'alimenter le ventilateur (3) de telle sorte qu'il tourne à sa vitesse maximale. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le modulateur d'énergie (9) est fixé sur un système lui permettant de régler facilement sa position vis à vis de la face avant (7) par deux tôles en L (11) fixées sur la face avant de l'armoire (6) côté interne et par une tôle en U (12) solidaire du modulateur (9), cet ensemble de trois tôles permet le réglage du positionnement du modulateur sur trois axe.