Brevet FR3159023A1 — publié le 20250808

Un procédé (10) de correction d’une inertie thermique d’un dispositif (200) de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter le procédé (10). Le procédé (10) comprend au moins les étapes suivantes : caractériser (11) le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; acquérir (12) une mesure d’une température ; corriger (13) la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; utiliser (14) la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour piloter une consigne de température. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 PROCEDE DE CORRECTION D’UNE INERTIE THERMIQUE D’UN DISPOSITIF DE PILOTAGE DE TEMPERATURE L’invention concerne le domaine du pilotage de la température. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE D’une manière connue les dispositifs de pilotage de la température tels que les thermostats et les thermostats connectés fonctionnent sur la base d’une consigne de température associée à une mesure régulière de la température de la pièce dont la température est pilotée. D’une manière très schématique, les dispositifs de pilotage de température permettent de conserver une température ambiante sensiblement égale à une température de consigne. Pour mesurer la température ambiante, les dispositifs de pilotage intègrent une (ou plusieurs) sondes de température. Or, il est connu que les dispositifs de pilotage de température présentent une inertie thermique qui est notamment due à l’architecture électronique du dispositif de pilotage de température et à la nature du boitier du dispositif de pilotage de température. Il est précisé que par inertie thermique, il est entendu un retard entre l’existence d’un échelon de température dans la pièce et la mesure de cet échelon de température par le dispositif de pilotage. Il est rappelé qu’un échelon de température est une variation brusque de température (typiquement dans le contexte du contrôle de température dans une pièce, il peut s’agir de l’ouverture d’une fenêtre). D’une manière connue, la nature du matériau constituant le boitier et la chaleur dégagée par la carte électronique ralentissent la mesure d’un échelon de température par la sonde intégrée dans le dispositif de pilotage de température. Actuellement, pour pallier l’inertie du dispositif de pilotage de température, il est connu d’optimiser le routage de la carte électronique du dispositif de pilotage de température, en évitant les plans de masse autour de la sonde de température. Une autre solution connue consiste à placer la sonde de température sur un bord de la carte électronique, proche de l’extérieur du dispositif de pilotage de température, pour limiter l’inertie thermique des structures environnant la sonde de température. Il est aussi connu d’intégrer une régulation thermique de type « point de consigne » dans le dispositif de pilotage. Ces solutions ne sont pas entièrement satisfaisantes car elles nécessitent de modifier l’architecture des dispositifs de pilotage de température (ce qui est coûteux), tout en ne permettant pas de compenser exactement le retard de mesure (i.e. l’inertie) de la sonde. Ainsi, dans ce contexte, il est nécessaire de fournir un procédé de correction d’une inertie thermique d’un dispositif de pilotage, qui soit peu coûteux et qui permette une correction rapide de l’inertie. A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé un procédé de correction d’une inertie thermique d’un dispositif de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter le procédé. Le procédé comprend au moins les étapes suivantes : caractériser le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; acquérir une mesure d’une température ; corriger la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; utiliser la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour réguler une consigne de température. Ainsi, le procédé de correction de l’inertie thermique permet une correction rapide de l’inertie, l’inertie étant modélisée et la température mesurée étant corrigée en fonction de la modélisation. De plus, le procédé proposé est peu coûteux. Selon une disposition particulière, l’étape de caractérisation comprend de : appliquer un échelon de température prédéterminé, au dispositif de pilotage de température ; mesurer le temps mis par le dispositif de pilotage de température pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température ; déterminer la constante de temps à partir de la mesure du temps mis par le dispositif de pilotage pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température. Selon une disposition particulière, le pourcentage prédéterminé de l’échelon de température est compris entre 50% et 100%, préférentiellement entre 60% et 65% et encore plus préférentiellement entre 62% et 64%. Selon une disposition particulière, l’étape de correction de la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée comprend de : Modéliser le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre ; Déterminer une réponse inverse du filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur pour estimer la température corrigée. Selon une disposition particulière, l’étape de correction de la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée comprend en outre de filtrer la réponse inverse pour obtenir la température corrigée. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter le procédé selon l’invention comprenant au moins les étapes suivantes : caractériser le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; acquérir une mesure d’une température ; corriger la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; utiliser la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour piloter une consigne de température. Selon un autre aspect, il est proposé un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé selon l’invention. Selon un autre aspect, il est proposé un support de stockage non transitoire sur lequel est stocké un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé selon l’invention, lorsque lesdites instructions sont lues depuis ledit support de stockage non transitoire et exécutées par un processeur. Les caractéristiques de l’invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’au moins un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : FIG. 1 illustre schématiquement un procédé de correction d’une inertie thermique d’un dispositif de pilotage de la température ; FIG. 2 illustre une détermination d’une constante de temps propre ; FIG. 3 illustre une correction de la température mesurée ; FIG. 4 illustre schématiquement un système informatique adapté pour implémenter le procédé. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION Procédé de correction d’une inertie thermique En référence à la FIG. 1 , selon un premier aspect, il est proposé un procédé 10 de correction d’une inertie thermique d’un dispositif 200 de pilotage de température qui sera décrit ci-après. Le procédé 10 comprend au moins les étapes suivantes : - caractériser (étape 11) le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; - acquérir (étape 12) une mesure d’une température ; - corriger (étape 13) la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; - utiliser (étape 14) la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour réguler une consigne de température. Etape 11 – Caractériser Selon une disposition particulière, l’étape de caractérisation comprend de : - appliquer (étape 111) un échelon de température prédéterminé, au dispositif de pilotage de température ; - mesurer (étape 112) le temps mis par le dispositif de pilotage pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température ; - déterminer (étape 113) la constante de temps à partir de la mesure du temps mis par le dispositif de pilotage pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température. Selon une disposition particulière, le pourcentage prédéterminé de l’échelon de température est compris entre 50% et 100%, préférentiellement entre 60% et 65% et encore plus préférentiellement entre 62% et 64%. Selon une disposition encore plus particulière, le pourcentage prédéterminé est de 63,2%. Selon un mode de réalisation, l’étape 11 est réalisée en plaçant le dispositif 200 de pilotage de température dans une étuve à une température prédéterminée. Selon l’exemple présenté sur la FIG. 2 , le dispositif 200 de pilotage de température est positionné dans une étuve à 26°C. Lorsque la température mesurée est stable et correspond à la température ambiante de l’étuve (i.e. lorsque la température mesurée par le dispositif 200 de pilotage de température est stable à 26°C), le dispositif 200 est alors retiré de l’étuve et placé sur une table à température ambiante de la pièce (21°c dans le mode de réalisation sur la FIG. 2 ). Cette manipulation permet de voir l’évolution de la mesure de température par le dispositif 200 de pilotage de température pour un écart de température instantané de 5°c. Les résultats de mesure de la température par le dispositif 200 de pilotage de température sont obtenus via une liaison série entre le dispositif 200 de pilotage de température et un terminal sur un ordinateur permettant d’enregistrer les données. Le dispositif 200 de pilotage de température transmet une mesure toutes les 5s. En référence à la FIG. 2 , la courbe I représente un échelon de température de 5°C subi par le dispositif 200 de pilotage de température (i.e. cette courbe n’est pas une mesure). La courbe II représente la température mesurée par le dispositif de pilotage de la température. En supposant qu’il s’agisse d’un système du premier ordre (i.e. un filtre passe-bas du premier ordre), il est possible de déterminer la constante de temps du système du premier ordre en mesurant le temps mis par le dispositif 200 de pilotage de température pour mesurer 63,2% de l’échelon. Dans ce cas, le début de l’échelon commence à 1015s à 26,2°c. 100% de l’échelon correspond à 21,3°c donc 63,2% de l’échelon correspond à 23,1°c. le dispositif 200 de pilotage de température mesure 23,1°c à 1410s de l’essai, cela fait donc un écart de 395s avec le début de l’échelon. Il est précisé que dans le mode de réalisation présenté dans la suite de la description, le dispositif est modélisé sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre. Néanmoins, il est tout à fait possible d’utiliser un filtre d’un ordre supérieur. Etape 12 – Acquérir L’étape 12 d’acquisition d’une mesure de température est réalisée par une (ou plusieurs) sondes de température du dispositif de pilotage de température. Etape 13 – Corriger L’étape 13 de correction de la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée comprend de : - Modéliser (étape 131) le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre utilisant la constante de temps propre ; - Déterminer (étape 132) une réponse inverse du filtre passe-bas du premier ordre pour estimer la température corrigée. Plus précisément, selon le mode de réalisation ici présenté, l’étape 131 de modélisation est réalisée en considérant l’évolution de la température comme un système (filtre) du premier ordre, qui présente donc les fonctions de transfert suivantes : Pour un temps continu : Pour un système échantillonné : où est la constante de temps et Te la période d’échantillonnage. La transformée en Z (i.e. l’équivalent discret d’une transformée de Laplace) de cette fonction de transfert est : La transformée en Z est donc une suite géométrique de raison d’où la fonction de transfert du système D’autre part, la fonction de transfert correspond au rapport entre la transformée en Z du signal de sortie sur celle du signal d’entrée. Pour avoir un gain unitaire sur la fonction il est nécessaire d’ajouter le coefficient multiplicateur . Il est possible d’en déduire la réponse du produit en développant : Finalement, l’équation récurrente du filtre passe-bas est obtenue en remplaçant X(Z)par x(n) et X(Z).Z -1 par x(n-1). Soit, l’équation récurrente du filtre à réponse impulsionnelle infini d’ordre 1 : Pour pouvoir appliquer cette équation, il est nécessaire de calculer les coefficients a et b comme ci-dessous en prenant l’échantillonnage utilisé pour la mesure et la constante de temps mesurée. Les coefficients a et b sont déterminés comme suit : a=1-b et Ainsi, par exemple, avec Te=5s on a τ=395s, a=0.0126 et b=0.9874. Ainsi, l’application de l’équation du filtre à réponse impulsionnelle infinie à l’échelon de température, permet d’obtenir l’évolution de la température filtrée selon la réponse indicielle du dispositif de pilotage de la température. En d’autres termes, tel que représenté sur la FIG. 3 , l’étape 131 permet de modéliser le comportement du dispositif de pilotage de température et donc, plus précisément de modéliser l’inertie du dispositif de pilotage de température. En effet, la courbe 2 correspondant à la modélisation de l’étape 131 correspond sensiblement à la courbe 1 de la température mesurée par le dispositif de pilotage. Suite à l’étape 131 de modélisation, comme indiqué précédemment, l’étape 13 comprend une étape 132 de détermination d’une réponse inverse du filtre passe-bas du premier ordre pour estimer la température corrigée. L’objectif de cette étape 132 est d’appliquer sur la mesure un calcul logiciel en utilisant l’équation sur filtre afin d’obtenir une température corrigée la plus proche de la température réelle. En partant de l’équation récurrente qui permet de calculer la température filtrée : l’équation inverse correspondant à la correction sur la mesure filtrée y(n) et y(n-1) est obtenue afin de retrouver la température réelle x(n) : Selon l’exemple de la FIG. 3 , l’étape 132 est réalisée sur une période de 60 secondes, ce qui correspond à 12 mesures toutes les 5 secondes avec le dispositif de pilotage de la température utilisé. A titre de comparaison, l’étape 132 est aussi réalisée sur une période de 20 secondes, ce qui correspond à 4 mesures toutes les 5 secondes. Ainsi, tel que représenté sur la FIG. 3 , l’étape 132 permet d’obtenir une température corrigée qui approche plus rapidement d’une température réelle. Ainsi, en référence à la FIG. 3 , la courbe 4 et la courbe 5 qui représentent la température corrigée à l’issue de l’étape 132 sont proches de l’échelon de température. En d’autres termes, l’étape 132 permet de rattraper l’inertie de mesure du dispositif de pilotage de température, pour déterminer une température corrigée plus proche de la température réelle. Ainsi, selon l’exemple ici présenté, le temps nécessaire pour atteindre 63% de l’échelon de température est de 75 secondes à l’issue de l’étape 132 alors qu’il est de 395 secondes sans effectuer de corrections (i.e. l’inertie du dispositif de pilotage de température est telle que le dispositif de pilotage de température met 395 secondes à mesurer l’échelon de température). En outre, tel que représenté sur la FIG. 3 , l’augmentation du nombre de mesures pour réaliser l’étape 132 permet d’obtenir une température corrigée plus précise. En effet, il est visible sur la FIG. 3 que la courbe 4 (qui correspond à une période de 20 secondes) présente plus d’oscillations que la courbe 5 (qui correspond à une période de 60 secondes). Selon une disposition particulière, le procédé 10 comprend en outre une étape 133 de filtrage de la réponse inverse pour obtenir la température corrigée. L’étape 133 de filtrage permet de lisser la température corrigée déterminée à l’étape 132. En d’autres termes, tel que cela est représenté sur la FIG. 3 , la détermination de l’étape 132 peut générer un bruit (i.e. les oscillations des courbes 4 et 5). Les courbes 4 et 5 sont exploitables en l’état, mais l’étape 133 permet d’effectuer un lissage rendant le résultat encore plus pertinent. Les courbes 7 et 8 de la FIG. 3 schématisent un lissage sur 30 secondes (courbe 7) et un lissage sur 60 secondes (courbe 8). Tel que représenté sur la FIG. 3 , le filtrage (lissage) permet de minimiser le bruit qui peut être généré par le calcul de la température corrigée. Etape 14 - Utiliser Comme indiqué précédemment, le procédé 100 comprend ensuite d’utiliser (étape 14) la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour réguler une consigne de température. En d’autres termes, la température corrigée est utilisée par le dispositif de pilotage de la température pour déclencher ou non des consignes de chauffe envoyées à des dispositif de chauffage pilotés par le dispositif de pilotage de la température. Cette disposition permet très avantageusement de compenser l’inertie du dispositif de pilotage de la température, pour assurer un pilotage de la température qui soit au plus proche de la température réelle de la pièce, ce qui permet d’économiser de l’énergie. Dispositif de pilotage de température Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique (système informatique 200) adaptée pour implémenter un procédé 10. Tel que schématisé sur la FIG. 4 , le système informatique 200 peut comporter, reliés par un bus de communication 210 : un processeur 201 ; une mémoire vive 202 ; une mémoire morte 203, par exemple de type ROM (« Read Only Memory » en anglais) ou EEPROM (« Electrically-Erasable Programmable Read Only Memory » en anglais) ; une unité de stockage 204, telle qu’un disque dur HDD (« Hard Disk Drive » en anglais), ou un lecteur de support de stockage, tel qu’un lecteur de cartes SD (« Secure Digital » en anglais) ; et un gestionnaire d’interfaces d’entrées-sorties 205. Le processeur 201 est capable d’exécuter des instructions chargées dans la mémoire vive 202 à partir de la mémoire morte 203, d’une mémoire externe, d’un support de stockage (tel qu’une carte SD), ou d’un réseau de communication. Lorsque le système informatique 200 est mis sous tension, le processeur 201 est capable de lire de la mémoire vive 202 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d’ordinateur permettant l’implémentation, par le processeur 201, du procédé 10. Tout ou partie du procédé 10 peut ainsi être implémenté sous forme logicielle par exécution d’un ensemble d’instructions par une machine programmable, par exemple un processeur de type DSP (« Digital Signal Processor » en anglais) ou un microcontrôleur, ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, par exemple un composant FPGA (« Field Programmable Gate Array » en anglais) ou ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit » en anglais). D’une manière générale, le système informatique 200 comporte de la circuiterie électronique adaptée et configurée pour implémenter, sous forme logicielle et/ou matérielle, le procédé en relation avec le système informatique 200 en question. Produit programme d’ordinateur Selon un autre aspect, il est aussi proposé un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé 10. Support de stockage Selon un autre aspect, il est aussi proposé un support de stockage non transitoire sur lequel est stocké le programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé 10. Procédé (10) de correction d’une inertie thermique d’un dispositif (200) de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter le procédé (10), le procédé (10) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : caractériser (11) le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; acquérir (12) une mesure d’une température ; corriger (13) la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; utiliser (14) la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour réguler une consigne de température. Procédé (10) selon la revendication 1, dans lequel l’étape (11) de caractérisation comprend de : appliquer (111) un échelon de température prédéterminé, au dispositif de pilotage de température ; mesurer (112) le temps mis par le dispositif de pilotage de température pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température ; déterminer (113) la constante de temps à partir de la mesure du temps mis par le dispositif de pilotage pour détecter un pourcentage prédéterminé de l’échelon de température. Procédé (10) selon la revendication 2 dans lequel le pourcentage prédéterminé de l’échelon de température est compris entre 50% et 100%, préférentiellement entre 60% et 65% et encore plus préférentiellement entre 62% et 64%. Procédé (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de correction (13) de la température mesurée en modélisant le dispositif (200) de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée comprend de : Modéliser (131) le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre ; Déterminer (132) une réponse inverse du filtre passe-bas du premier ordre ou supérieur pour estimer la température corrigée. Procédé (10) selon la revendication 4, dans lequel l’étape de correction (13) de la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre du premier ordre utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée comprend en outre de filtrer (133) la réponse inverse pour obtenir la température corrigée. Dispositif (200) de pilotage de température comprenant de la circuiterie électronique adaptée pour implémenter le procédé (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 comprenant au moins les étapes suivantes : caractériser (11) le dispositif de pilotage de température pour déterminer une constante de temps propre au dispositif de pilotage de température ; acquérir (12) une mesure d’une température ; corriger (13) la température mesurée en modélisant le dispositif de pilotage de température sous la forme d’un filtre passe bas du premier ordre ou supérieur utilisant la constante de temps propre pour obtenir une température corrigée ; utiliser (14) la température corrigée dans le dispositif de pilotage de température pour piloter une consigne de température. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Support de stockage non transitoire sur lequel est stocké un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour exécuter le procédé (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, lorsque lesdites instructions sont lues depuis ledit support de stockage non transitoire et exécutées par un processeur.