Brevet FR2930784A1 — publié le 20091106

Domaine technique de l'invention La présente invention concerne l'optimisation de l'alimentation d'une cellule d'électrolyse destinée aux piscines personnelles ou publiques. La piscine qui contient un peu de sel (de 2 à 30 g/1) peut être désinfectée grâce à l'utilisation de la cellule d'électrolyse. Le procédé d'électrolyse mis en oeuvre permet de séparer le atomes de soude et de chlore et de les recombiner pour créer de l'hypochlorite de soude. Etat de la technique en cours Sur le marché de la piscine il existe de nornbreux électrolyseurs qui fournissent du chlore pour les piscines qui contiennent de 2,5 grammes de sel ou plus par litre d'eau. Ce qui est appelé électrolyseur est constitué d'une cellule ou chambre d'électrolyse et d'une alimentation en courant continu pour l'électrolyse de l'eau salée. Les électrolyseurs doivent fournir un courant moyen constant à la cellule d'électrolyse, courant qui doit être indépendant de la quantité de sel afin que la quantité de chlore produite soit constante et que la durée de vie de la cellule d'électrolyse soit gérée. L'utilisation d'un Mosfet de puissance qui supprime des paires de demi-sinusoïdes permet d'avoir une régulation en courant moyen en permettant un excellent rendement (demande de brevet 0609606000) sans modifier le point d'équilibre d'un transformateur. L'invention nommée ci-dessus détecte le front montant de la sinusoïde, ce qui déclenche une interruption logicielle qui met en marche un Timer. L'usage du timer permet de déterminer précisément quand la paire de demi-sinusoïdes redressées redescend à zéro. Car c'est à ce moment précis que sera déterminé si le MOSFET de puissance doit resté ouvert ou fermé selon que la valeur moyenne a été atteinte ou pas. Cette invention ne tient pas compte que la fréquence du secteur peut varier d'un pays à un autre c'est à dire être du 50 Hertz ou 60 Hertz. Or, pour être applicable internationalement, il faut indiquer au microcontrôleur que l'alimentation du secteur est soit du 50 Hertz soit du 60 Hertz. De plus, un utilisateur peut oublier de positionner ce qui permet au microcontrôleur qui supervise l'alimentation de s'adapter à la bonne fréquence. Description de l'invention La présente invention corrige le défaut décrit ci-dessus, en rendant l'opération automatique et indépendante d'un utilisateur lambda. Les buts, objets, et caractéristiques de l'invention L'électrolyseur piscine et sa cellule (ou le boîtier de commande seul) doit pouvoir être installé en n'importe quel point du globe indépendamment de la connaissance d'un utilisateur au sujet du 50 ou 60 hertz. Cette amélioration optimise aussi le procédé de fabrication par le fait que la tâche d'identification de la fréquence du secteur revient au microcontrôleur que contient l'équipement et non au fabricant ou à l'utilisateur. Ce qui, dans tous les cas, permet de diminuer l'intervention ou l'erreur humaine. Si cela n'est pas effectué, le MOSFET de puissance ne se fermera pas lorsque la paire de sinusoïdes passe par zéro, ce qui introduira un échauffement et des fréquences parasites. La particularité inventive est caractérisée par : • la détermination de la fréquence secteur avant qu'une régulation de courant puisse être mise en oeuvre, régulation de courant utilisant le procédé décrit dans la demande de brevet N° : 0609606000 Electronique de commande Le courant moyen doit être contrôlé afin de s'adapter à la quantité de sel dans la piscine et aux caractéristiques techniques propres aux plaques de titane revêtues d'iridium et de ruthénium. Il doit y avoir une production de chlore régulière, malgré que les caractéristiques de l'eau de piscine puissent changer à cause de l'eau de pluie par exemple ou que l'utilisateur ne maîtrise pas précisément l'apport de sel. Parmi les moyens de régulation de courant moyen à notre disposition il y a : • le hachage côté primaire de l'alimentation du transformateur • La suppression de demi-sinusoïdes côté primaire du transformateur • L'alimentation à découpage côté primaire ou secondaire. • L' alimentation par hachage à thyristor côté secondaire du transformateur L'invention qui fait l'objet de la demande de brevet N° : 0609606000 utilise un autre procédé. La régulation de courant par la suppression de paires synchronisées de demi-sinusoïdes redressées du côté de la basse tension (côté secondaire du transformateur). Comme la figure 1 le montre, le contrôle du courant moyen s'effectue par suppression de paires synchronisées de demi-sinusoïdes. La nouveauté réside en l'opération suivante : avant la mise en oeuvre du procédé, le microcontrôleur détermine l'intervalle de temps qui sépare la détection de deux fronts montants (figure 2). Cet intervalle permet de déterminer la fréquence du réseau et de paramétrer le Timer en fonction de la fréquence du réseau. La détection du début de l'alternance se fait en amont du redressement à l'aide d'une diode et d'un amplificateur dont la sortie est reliée au microprocesseur. Ce paramètre ainsi déterminé, la fermeture ou l'ouverture du MOSFET de puissance seront parfaitement synchronisées avec le passage à zéro de la fin de la paire de demi-sinusoïdes et ce quelquesoit la fréquence du réseau. L'amélioration supplémentaire apportée au mode de fonctionnement de cette alimentation fait que le point d'équilibre du transformateur n'est pas modifier quelquesoit la fréquence du réseau électrique 1 5 10 15 20 25 26 27 28 Algorithme à utiliser avant l'algorithme de commande pour la suppression de paire de demi-sinusoïdes Les mesures sont réalisées par un convertisseur analogique numérique. 10 mesures seront effectuées par le programme d'interruption du CAN. Dans le programme principal Paramétrer Timer en compteur Initialiser interruption détection front montant Initialiser compteur_de_pulses Initialiser VALEUR_COMPTEUR à 0 Mettre FLAG_DETERMINER FREQ_RESEAU = 1 Mettre Operation = 0 Valider interruption IT Timer Attendre tant que VALEUR_COMPTEUR = 0 Selon VALEUR_COMPTEUR Programmer() Registre Timer Dans le programme IT Timer Si FLAC DETERMINER FREQ_RESEAU Si Operation = 1 VALEUR COMPTEUR = Registre Compteur FLAG_DETERMINER_FREQ_RESEAU = 0 Si Operation = 0 Incrémenter Operation + 1 Initialiser Registre Compteur Fin Si Schéma de principe de l'électronique de détection et de commande. Le Schéma de principe de l'électronique ,de commande et de puissance de la cellule est représenté figure 3. Le Mosfet est piloté par le microprocesseur. On voit distinctement que ce Mosfet a une double fonction : sécurité et On/Off pour supprimer les demi-sinusoïdes. REVENDICATIONS1. Procédé mis en oeuvre pour améliorer le dispositif d'alimentation à courant moyen constant d'une cellule d'électrolyse. La gestion du courant moyen s'effectue par la suppression d'une ou plusieurs paires de demi-alternances côté secondaire du transformateur à l'aide d'un Mosfet de puissance. Le procédé est caractérisé en ce que la fréquence du réseau basse tension est déterminée en mesurant l'intervalle de temps qui sépare le début de deux alternances. Cette mesure sert à paramétrer un Timer qui permet au microprocesseur de déterminer quand il doit mettre ON ou OFF le Mosfet de puissance et ce quelquesoit la fréquence du réseau électrique. 2. Procédé d'alimentation selon la revendications 1, caractérisée en ce que la régulation est 10 réalisée par un microcontrôleur qui effectue les étapes suivantes : • Détermination de la fréquence du réseau basse tension pour paramétrer un Timer • Détection du début de la sinusoïde et mise en oeuvre d'un timer • Mesure du courant moyen • Détermination de l'instant ou la deuxième demi-sinusoïde redescend à zéro grâce 15 au timer • Commande d'un Mosfet de puissance qui s'ouvre ou se ferme seulement lors du passage à zéro de la paire de demi-sinusoïde selon que la valeur moyenne du courant est atteinte ou pas 8. Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé par le fait que la détection du début de 20 l'alternance se fait en amont du redressement à l'aide d'une diode et d'un amplificateur dont la sortie est reliée au microprocesseur. 9. Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que la fréquence du réseau est déterminé par l'intervalle de temps qui sépare la détection du début de l'alternance n de l'alternance n+l 25 5. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 à 4 caractérisé en ce que la synchronisation de chaque paire est effectuée à partir du début d'une alternance. 6. Dispositif selon la revendication 1 à 5 caractérisé par le fait que le microprocesseur peut commander la suppression d'une ou plusieurs paires de demi-sinusoïdes redressées, lorsque la paire passe par zéro, après le secondaire du transformateur quelquesoit la 30 fréquence du réseau électrique 7. Dispositif selon la revendication 1 à 6 caractérisé par le fait que le microprocesseur commute toujours en mode On ou en mode OFF seulement lorsque la paire passe par zéro quelquesoit la fréquence du réseau électrique 8. Dispositif selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la régulation est opérée à 35 l'aide d'un MosFet de puissance dont la commande est adaptée à la fréquence du réseau électrique pour supprimer le ou les paires de demi-alternances synchronisées côté secondaire du transformateur 9. Dispositif selon la revendication 1 à 8 caractérisé par le mode de fonctionnement ce cette alimentation qui consiste à ce que le point d'équilibre du transformateur ne soit pas 40 modifier quelquesoit la fréquence du réseau électrique Z o . Dispositif selon la revendication 1 à 9 caractérisé par le mode de fonctionnement de cette alimentation qui consiste à optimiser son rendement énergétique quelquesoit la fréquence du réseau électrique.