Brevet FR2976051A1 — publié le 20121207

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne un dispositif de pilotage d'un poêle à 5 granulés, le poêle étant adapté pour fonctionner selon un premier nombre d'états. ETAT DE L'ART On connaît un type de système de pilotage de dispositifs de chauffage électrique, c'est-à-dire par chauffage d'une résistance électrique, par une 10 unité de gestion d'énergie. Un tel système connu transmet des ordres de commande via un fil pilote, dit quatre ou six ordres car les ordres en question qui sont transmis entre l'unité de gestion et les dispositifs de chauffage électrique se résument soit à quatre ordres (confort, économique, hors gel et arrêt) soit à 15 six ordres (confort, confort - 1 °C, confort - 2°C, économique, hors gel et arrêt). Le fil pilote 3 est en général conforme au cahier des charges de la marque NF Electricité Performance n° LCIE 103-13/D, dont l'annexe 4 intitulé «spécifications des signaux et des récepteurs commandés par fil 20 pilote » de juin 2006 décrit le principe du fil pilote 3, la forme des signaux véhiculés, la définition des ordres, ainsi que certaines caractéristiques électriques des récepteurs concernant l'impédance d'entrée à 50Hz (c'est-à-dire entre 100 kO et 500 kO avec un cos(9) 0,9) ou les seuils de détection des signaux. 25 Comme décrit dans le cahier des charges LCIE 103-13/D et représenté sur la figure 1, les ordres de pilotage du fil pilote sont des signaux qui proviennent du secteur alternatif 230V, dont la référence est le neutre. L'allure des ordres est la suivante : - signal OV-0Hz (absence de signal) pour l'ordre "confort", 30 - signal alternatif 230V-50Hz (pleine alternance) pour l'ordre "réduit", - signal mono-alternance négatif 50Hz (demi-alternance négative) pour l'ordre "hors-gel", - signal mono-alternance positif 50Hz (demi-alternance positive) pour l'ordre "arrêt". Pour six ordres, l'allure des ordres supplémentaires « confort-1 °C » et « confort-2°C » est une alternance d'un signal alternatif 230V-50Hz (trois secondes pour « confort-1 °C » et sept secondes pour « confort-2°C ») avec un signal OV-0Hz (quatre secondes cinquante-sept pour « confort-1 °C » et quatre secondes cinquante-trois pour « confort-2°C »). Ce système de transmission fil pilote quatre ou six ordres est en général unidirectionnel car les ordres sont transmis de l'unité de gestion aux dispositifs de chauffage. En revanche, il peut être bidirectionnel dans certains cas, pour permettre la remontée d'informations des dispositifs de chauffage vers l'unité de gestion. Cela peut notamment être le cas lorsque les dispositifs de chauffage comportent des thermostats, des capteurs de température, des moyens de mesure de consommation, etc. et que les informations générées par ces moyens peuvent être prises en compte par l'unité de gestion, notamment pour économiser de manière optimale l'énergie. On connaît par ailleurs un type de poêle à granulés. Le poêle à granulés connu comporte un réservoir à combustible dans lequel sont stockés des granulés, en général formés par la compression de sciures ou de copeaux de bois, dont les dimensions sont en général de 2cm de long et de 6 à 9 mm de diamètre. Les granulés combustibles sont amenés dans un creuset de combustion, un par un, grâce à une vis sans fin, où ils brûlent avec l'air comburant amené grâce à une arrivée d'air ventilée. Les cendres issues de la combustion tombent dans un grand cendrier, tandis que les fumées, attirées par un ventilateur, s'évacuent dans des conduits. La rotation de la vis, commandée par un moteur électrique relié au secteur, a une vitesse ou un rapport de cycle qui est fonction de la température désirée, et indiquée par un utilisateur à un microcontrôleur du poêle. Si les dispositifs de chauffage électrique sont reliés à l'unité de gestion par le fil pilote, ce n'est pas le cas du poêle à granulés qui n'est pas adapté pour être piloté par le fil pilote, de sorte qu'il faut prévoir pour le poêle une gestion séparée de l'unité de gestion. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, on propose selon l'invention un dispositif de pilotage d'un poêle à granulés, le poêle étant adapté pour fonctionner selon un premier nombre d'états, caractérisé en ce qu'il comporte - une entrée adaptée pour être reliée à un fil pilote pour recevoir un ordre de pilotage, le fil pilote pouvant envoyer un deuxième nombre d'ordres 10 de pilotage du poêle, - un convertisseur relié à l'entrée et adapté pour transformer le deuxième nombre d'ordres en un nombre d'instructions à destination du poêle et au moins égal au premier nombre d'états; et - une sortie reliée au convertisseur et adaptée pour être reliée au 15 poêle pour envoyer une instruction de pilotage du poêle en fonction de l'ordre de pilotage. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : 20 - le dispositif est adapté pour pouvoir donner un nombre possible d'instructions supérieur ou égal au premier nombre ; - la sortie comporte au moins un nombre n4 de ports tel que 2n4 ~ 721 ; où n1 est le premier nombre d'états, chaque port pouvant présenter 25 deux états ; - un port comporte un relais électromécanique ; - au moins un port comporte au moins un transistor relié à une résistance de charge ; - le deuxième nombre d'ordres de pilotage du poêle est égal à quatre ou à 30 six ; - le fil pilote est conforme au cahier des charges de la marque NF Electricité Performance n ° LCI E 103-13/D ; - l'entrée est adaptée pour être reliée au fil pilote par une liaison filaire, une liaison CPL ou une liaison sans fil ; - le premier nombre d'états de fonctionnement du poêle est égal à deux, à quatre ou à six ; - le dispositif est séparé du ou intégré au poêle. L'invention présente de nombreux avantages. Notamment le poêle à granulés de l'invention peut être relié à l'unité de gestion par le fil pilote, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une gestion séparée de la gestion des autres dispositifs de chauffage électrique. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, représente sous forme de tableau les six 15 ordres standardisés d'un fil pilote, et les signaux électriques correspondants ; - les figures 2A et 2B représentent schématiquement deux modes de réalisation possibles d'un dispositif selon l'invention, relié d'une part à une unité de gestion et d'autre part à un poêle ; 20 - la figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation comportant trois ports ; - la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation comportant deux ports ; - la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation 25 comportant un port ; - la figure 6 représente schématiquement un montage électrique possible d'un dispositif selon la figure 4 ; et - la figure 7 représente schématiquement un montage électrique possible d'un dispositif selon la figure 5. 30 Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 2A, 2B, 3, 4 et 5 représentent schématiquement des exemples possibles d'un dispositif 1 de pilotage d'un poêle 2 à granulés. Le dispositif 1 est relié à une unité de gestion 4 par un fil pilote 3. D'une manière générale, le fil pilote 3 est apte à fournir des ordres de commande, et est préférentiellement mais non limitativement conforme au cahier des charges de la marque NF Electricité Performance n° LCIE 103-13/D précitée, comportant une annexe 4 intitulée «spécifications des signaux et des récepteurs commandés par fil pilote ». De manière classique, le poêle 2 est adapté pour fonctionner selon un premier nombre n1 d'états. Comme le montre la figure 3, pour un type donné de poêle 2, le premier nombre n1 peut être égal à 6 (n1=6), avec par exemple - cinq états de fonctionnement « marche » à cinq températures différentes Ti, T2, T3, T4, et T5, choisies par un utilisateur, et - un état de fonctionnement « arrêt » du poêle 2. Comme le montre la figure 4, pour un type donné de poêle 2, le premier nombre n1 peut être égal à 4 (n1=4), avec par exemple - trois états de fonctionnement « marche » à trois températures différentes Ti, T2, et T3, choisies par l'utilisateur, et - un état de fonctionnement « arrêt » du poêle 2. Comme le montre la figure 5, pour un autre type donné de poêle 2, le premier nombre n1 peut être égal à 2 (n1=2), avec - un état de fonctionnement « marche » à une consigne de température Ti fixée par l'utilisateur du poêle 2, et - un état de fonctionnement « arrêt » du poêle 2. On comprend que d'autres états sont possibles, comme un état « veille » en lieu et place de l'état « arrêt » par exemple. On a en général : Tl > T2 > T3 > T4 > T5 . De même, on comprend que n1 pourrait avoir une valeur quelconque, comme par exemple être égal à 3 ou 5, voire même être supérieur à 6 par exemple en cas d'évolution des ordres sur le fil pilote 3. Comme le montrent les figures 3, 4 et 5, le dispositif 1 comporte - une entrée 11 adaptée pour être reliée au fil pilote 3 pour recevoir un ordre de pilotage ; - un convertisseur 12 relié à l'entrée 11, pour convertir un ordre de pilotage du fil pilote 3 en une instruction de pilotage à destination du poêle 2; et - une sortie 13 reliée au convertisseur 12 et adaptée pour être reliée au poêle 2 pour envoyer une instruction de pilotage du poêle en fonction de l'ordre de pilotage. L'instruction de pilotage détermine l'état de fonctionnement du poêle 2 lorsqu'elle est reçue par le poêle 2, car l'instruction issue du dispositif 1 est compréhensible par le poêle 2 qui adopte un état de fonctionnement en fonction de l'instruction, notamment grâce à un microcontrôleur. Le fil pilote 3 peut envoyer un deuxième nombre n2 d'ordres de pilotage du poêle 2. Comme le montre la figure 2A, le signal analogique du fil pilote 3 conforme à la figure 1 est appliqué sur l'entrée 11 par rapport au neutre. La technologie est donc dans ce cas filaire. On peut également utiliser la technologie connue CPL (courants porteurs en ligne) pour relier le fil pilote 3 et l'entrée 11. Cependant, comme le montre la figure 2B, d'autres technologies non filaires sont également possibles pour relier l'entrée 11 au fil pilote 3, comme par exemple la technologie WI-FI. Comme le montre la figure 1, le deuxième nombre n2 peut être égal à 6 (n2=6), les six ordres de pilotage correspondant ainsi à confort, confort - 25 1 °C, confort - 2°C, économique, hors gel et arrêt. Le deuxième nombre n2 peut également être égal à 4 (n2=4), les quatre ordres de pilotage correspondant ainsi à confort, économique, hors gel et arrêt. De manière préférentielle mais non limitative, on a la condition 30 suivante : n2nl. Le convertisseur 12 est adapté pour transformer le deuxième nombre n2 d'ordres en un nombre d'instructions égal au premier nombre n1 d'états signaux fil pilote. A cet effet, il doit être adapté pour pouvoir donner un nombre possible 5 n3 d'instructions au moins égal au premier nombre n1 : n3 nl . La sortie 13 comporte ainsi au moins un nombre n4 de ports tel que (n3=2n4)nl. Les ports de la sortie 13 sont reliés à des ports correspondants au 10 niveau du poêle 2, par exemple des ports aménagés sur une carte électronique comportant le microcontrôleur précité. Ainsi, comme le montrent les figures 3, 4 et 5, à chaque port X1 (X étant égal à A, B ou C dans nos exemples) du dispositif 1 correspond un port X2 sur le poêle 2. Le tableau 1 montre par exemple que le convertisseur 12 est adapté 15 pour transformer six ordres en six instructions (correspondant à six états de fonctionnement du poêle 2), la figure 3 montrant que la sortie 13 comporte ainsi au moins trois ports Al, B1, et Cl (n4=3), chacun pouvant présenter deux états (0 ou 1). Avec n4 égal à 3, le convertisseur 12 peut donner huit instructions, ce qui est bien supérieur aux six états du poêle 2 envisagés 20 dans cet exemple. Ordre du fil de la sortie Etat des ports Etat de pilote du convertisseur fonctionnement pour l'instruction du poêle Al B1 Cl Confort 0 0 1 Ti Confort-1 °C 1 0 0 T2 Confort-2°C 0 1 1 T3 Réduit 1 1 0 T4 Hors gel 0 0 1 T5 Arrêt 1 0 0 Arrêt Tableau 1 Le tableau 2 montre par exemple que le convertisseur 12 est adapté pour transformer six ordres en quatre instructions (correspondant à quatre états de fonctionnement), la figure 4 montrant que la sortie 13 comporte ainsi au moins deux ports Al et B1 (n4=2), chacun pouvant présenter deux états (0 ou 1, correspondant à des niveaux logiques d'une tension de sortie par exemple). Avec n4 égal à 2, le convertisseur 12 peut donner quatre instructions, ce qui est bien égal aux quatre états du poêle 2 envisagés dans cet exemple. Ordre du fil pilote Etat des ports Etat de fonctionnement du poêle de la sortie du convertisseur pour l'instruction Al B1 Confort 0 0 Ti Confort-1 °C 0 1 T2 Confort-2°C 1 0 T2 Réduit 1 1 T2 Hors gel 0 0 T3 Arrêt 0 1 Arrêt Tableau 2 Le tableau 3 montre par exemple que le convertisseur 12 est adapté pour transformer quatre ordres en deux instructions (correspondant à deux états de fonctionnement), la figure 5 montrant que la sortie 13 comporte ainsi au moins un port Al (n4=1), pouvant présenter deux états (un état ouvert ou fermé d'un interrupteur par exemple). Avec n4 égal à 1, le convertisseur 12 peut donner deux instructions, ce qui est bien égal aux deux états du poêle 2 envisagés dans cet exemple. Ordre du fil pilote Etat de la sortie du Etat de fonctionnement convertisseur du poêle pour l'instruction confort fermé Ti économique ouvert Arrêt hors gel ouvert Arrêt arrêt ouvert Arrêt Tableau 3 La figure 7 représente un exemple de réalisation pour le dispositif 1 selon la figure 5, grâce à un schéma des composants formant le dispositif 1. Le signal analogique du fil pilote 3 est appliqué sur « l'entrée fil pilote » par rapport au neutre. Les diodes Dl et D3 permettent de détecter respectivement les 10 alternances positives et négatives du signal du fil pilote : l'ordre « arrêt » est détecté par D1, l'ordre « hors-gel » est détecté par D3, l'ordre « réduit » est détecté par la combinaison de Dl et D3 ; l'ordre « confort » est détecté comme l'absence de signal à la fois sur 15 D1 et D3. Les résistances R1 et R6 de 100kO (2W) créent une chute de tension par rapport à R2 et R7 (10kO). Les condensateurs Cl et C2 de 22µF (400V DC) permettent de stabiliser le signal afin de maintenir la détection à chaque alternance du 20 secteur par chaque diode des transistors optocoupleurs 1 et 2. Les signaux détectés, qui sont transmis à chaque transistor des optocoupleurs, sont ainsi isolés galvaniquement, ce qui permet de traiter la conversion par des relais électromécaniques par une électronique sécurisante très basse tension, entièrement isolée du secteur 230V du fil pilote. 25 A ce stade, l'intensité recueillie au niveau de chaque collecteur des transistors optocoupleurs 1 et 2 (par exemple du type KP1010), de l'ordre de 1 mA, est insuffisante pour attaquer en courant un opto-triac ou un relais électromécanique classique. On place donc des transistors Q2 et Q3 (par exemple un BC546B ou un 2N2222), qui servent à amplifier le courant pour attaquer un composant de puissance (c'est-à-dire une combinaison d'opto- triacs ou de relais électromécaniques). Préférentiellement, un relais électromécanique de 12V DC est attaqué directement par le transistor Q2, et un autre relais électromécanique de 12V DC est attaqué directement par le transistor Q3. Les diodes D2 et D4 (1 N4007), appelées aussi « diode de roue libre », limitent les surtensions aux bornes des bobines de chaque relais. Elles ont pour but de protéger les transistors Q2 et Q3 lors des transitions d'états (d'état passant vers état bloqué) de ces derniers. Les transistors Q2 et Q3 fonctionnent en saturation, car ils forment des interrupteurs. L'attaque de leur base par un signal prélevé sur les émetteurs des transistors des optocoupleurs permet de disposer d'une sortie en phase avec la détection : si un signal est détecté par Dl alors le transistor Q2 est activé. Ceci permet de réduire la consommation du montage notamment lorsque l'ordre « confort » est détecté : aucun transistor n'a besoin d'être activé pour actionner la sortie du relais. De plus, les résistances R5 et R10 (1000) limitent éventuellement le courant de base des transistors Q2 et Q3. La sortie 13 est reliée au poêle 2, et les deux sorties des relais, formant le port A1, sont normalement fermées en absence de détection. Le port Al est ainsi fermé lorsqu'aucun signal en entrée 11 n'a été détecté, comme c'est le cas pour l'ordre « confort ». Dès la détection d'un signal en entrée 11, comme l'ordre « hors gel », « arrêt » ou « réduit », l'un ou les deux contacts des relais électromécaniques s'ouvre, et le port Al est à l'état ouvert comme le montre le tableau 3 ci-dessus. Le montage fonctionne à partir de 8V DC 90 mA. Cette tension peut être obtenue par une alimentation sans transformateur. Une alimentation régulée à base d'un transformateur 230V AC - 2*9V AC/25VA est également possible : elle permet une meilleure sécurité pour les utilisateurs et une fiabilité accrue de fonctionnement. On peut également utiliser une tension Vcc fournie par le poêle 2, qui peut être disponible en trois valeurs de tension : 3,3V, 5V et 12V. La figure 6 représente un exemple de réalisation pour le dispositif 1 selon la figure 4, grâce à un schéma des composants formant le dispositif 1. Pour des raisons de clarté et de concision, les descriptions précédentes s'appliquant à la figure 6 ne sont pas reprises. Seules les parties distinctives sont décrites ci-dessous. Ainsi, les sorties sur les ports Al et B1 sont des tensions (VCESAT ou VCC) c'est-à-dire des sorties numériques avec un niveau 0 ou 1. Ces tensions sont prélevées sur les collecteurs de transistors Q2 et Q3, via une résistance de charge d'au moins 1 kO pour une alimentation Vcc d'environ 12 V. Le niveau logique 0 du tableau 2 par exemple correspond à une tension OV sur les ports Al et B1, et le niveau logique 1 correspond à Vcc. Comme le montre la figure 4, l'alimentation Vcc provient du poêle 2, qui offre la possibilité de fournir une des trois valeurs suivantes : 3,3 V, 5V et 12V. Enfin, comme le montre la figure 2A, le dispositif 1 peut être envisagé 20 comme un module séparé du poêle 2. Comme le montre la figure 2B, le dispositif 1 peut être intégré au poêle 2. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de pilotage d'un poêle (2) à granulés, le poêle (2) étant adapté pour fonctionner selon un premier nombre (n1) d'états, caractérisé 5 en ce qu'il comporte - une entrée (11) adaptée pour être reliée à un fil pilote (3) pour recevoir un ordre de pilotage, le fil pilote (3) pouvant envoyer un deuxième nombre (n2) d'ordres de pilotage du poêle (2), - un convertisseur (12) relié à l'entrée (11) et adapté pour transformer 10 le deuxième nombre (n2) d'ordres en un nombre d'instructions à destination du poêle et au moins égal au premier nombre (n1) d'états; et - une sortie (13) reliée au convertisseur (12) et adaptée pour être reliée au poêle (2) pour envoyer une instruction de pilotage du poêle en fonction de l'ordre de pilotage. 15 2. Dispositif selon la revendication 1, adapté pour pouvoir donner un nombre possible (n3) d'instructions supérieur ou égal au premier nombre (n1). 20 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la sortie (13) comporte au moins un nombre n4 de ports tel que 2n4 ~ 121 où n1 est le premier nombre d'états, chaque port pouvant présenter deux états. 25 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel un port (Al) comporte un relais électromécanique. 5. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel au moins un port (Al, B1, 30 Cl) comporte au moins un transistor relié à une résistance de charge. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième nombre (n2) d'ordres de pilotage du poêle (2) est égal à quatre ou à six. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le fil pilote est conforme au cahier des charges de la marque NF Electricité Performance n° LCIE 103-13/D. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'entrée (11) est adaptée pour être reliée au fil pilote par une liaison filaire, une liaison CPL ou une liaison sans fil. 10 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier nombre (n1) d'états de fonctionnement du poêle (2) est égal à deux, à quatre ou à six. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, séparé du ou intégré au 15 poêle (2).5