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.PROCEDE ET' MOYENS POUR LA COMMANDE
OU LA REGULATION AUTOMATIQUE DE LA TEMPERATURE D'ENCEINTES OU DE FOURS
La présente invention concerne des procédé: et moyens pour la commande ou la régulation automatique de la tempe rature d'encein- tes ou,de fours, contenant notamment mais non exclusivement des ap- pareils radioélectriques.
Elle a plus particulièrement pour objet de prévoir un pro- cédé et des moyens pour commander le chauffage d'une enceinte ther- 'mostatique à haute stabilité.en fonction simultanément des varia- tions de la température intérieure 'à l'enceinte et des variations de'la température. ambiante, ainsi que les variations ,de la puissance dissipée à l'intérieur du four,.dans le cas où l'on ne maintient pas en permanence sous tension 1''appareillage contenu dans l'enceinte.
Selon certaines''de ses caractéristiques, l'invention pré- voit un procédé de réglage de la puissance moyenne de,chauffage pour une enceinte thermostatique consistant modifier la polarisation moyenne d'un relais éleot'rique ou électronique statique, tel que tube
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à décharge ou inductance à saturation, ou combinaison des deux, au moyen d'une part d'un dispositif sensible aux variations de tempé- rature ambiante, par exemple un thermomètre à contacts multiples ou un pont d'éléments à caractéristiques variables en fonction de la température,'.et d'autre part d'un dispositif analogue placé à l'intérieur de l'enceinte, donc sensible aux variations de la tem- pérature à stabiliser.
Le dit relais statique alimente, directement ou avec l'amplification convenable, l'équipement, de chauffage ther- mostatique de l'enceinte.
L'invention' sera exposée en détail dans la description suivante de deux exemples de réalisation respectivement représentés ,de façon schématique sur les figuresl et 2 des dessins annexés :
Se référant à le figure 1, un four à haute stabilité 1 est muni d'une'résistance chauffante'2 et d'un dispositif de contr8- le discontinu de sa température, indiqué sous la forme d'un therno- mètre contacts 3.
Le courant de chauffage de la résistance 2 provient de la source alternative 6 et traverse l'enroulement 7 d'une self- inductance à saturation 5 au' moyen de 'laquelle ce courant est con- tr8ié, l'enroulement de saturation 8 de cette inductance étant in- séré dans le circuit anodique du tube à décharge 4.
Si l'on désire réduire les phénomènes d'induction para- site, un redresseur (non représenté)'peut être interposé entre la self-inductance.5 et la résistance de chauffage 2.
Dans ces conditions, une variation du courant continu qui parcourt l'enroulement 8 provoque une variation de l'état de saturation du noyàu de fer de l'inductance 5 et,,par conséquent, une variation de l'impédance présentée par L'enroulement 7 au cou- rant alternatif provenant de la source 6.
Le courant anodique du tube 4 est lui-même contrôlé par le potentiel'd'une grille de'commande 9 dont la polarisation est' modifiée à la fois en fonction des variations de la température de l'enceinte et de ..la température ambiante.. '
Le potentiel initial de la grille de commande 9, déter- minant la puissance moyenne de chauffage qui correspond à la
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température'du. milieu de la plage des variations de la température ambiante, par exemple 20 0.'pour une plage de 5 à 35 0, est réglé au moyen-'du potentiomètre 10.
Ce potentiomètre 10 est alimenté par un diviseur de tension 13-14 branché aux-bornes de la source de polarisation 15. Ce divi- seur est composé .d'une résistance fixe 13 et d'une résistance frac- tionnée 14 dont la valeur est déterminée en fonction de la tempéra- ture ambiante par court-circuit de portions successives au moyen . du thermomètre 'à oontaots 12.
Plus la température ambiante s'élève, plus la résistance 14 diminue et abaisse le potentiel de là grille 9 vers celui de la'mas- se reliée au pale négatif de la source de polarisation 15. Il en résulte une diminution du courant anodique'et, pair- suite, une baisse du courant de chauffage dans la résistance 2,
La valeur du courant de chauffage ainsi déterminée est ré- 'glée de façon à être légèrement supérieure à la puissance moyenne nécessaire au maintine de-l'équilibre thermique à la température désirée dans le four. Lorsque cette température est atteinte,, le thermomètre sensible 3 fait baisser la tension de la grille 9 en mettant une extrémité du potentiomètre 11 à la masse, l'autre ex- trémité étant reliée au curseur du potentiomètre 10.
Le potentiomètre 11 permet de régler l'amplitude de cette nouvelle baisse de polarisation et, par conséquent, de puissance, a- fin de donner à cette dernière une valeur légèrement inférieure à la puissance moyenne d'équilibre.
Une autre disposition du circuit de commande consiste à fai- re agir les deux thermomètres 12 et 3 sur les polarisations ,de deux grilles distinctes du tube 4 ou sur deux tubes indépendants dont les actions se superposent pour contrôler la puis sance de chauffage.
D'une autre manière encore, lorsque la puissance de chauffage est faible, de l'ordre de quelques watts, le chauffage variable pour- ra être obtenu directement par le courant anodique du tube 4, sans l'intermédiaire de- la sélf-induotance à saturation.'
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La figure 2 représente une variante de la figure 1,, dans laquelle la compensation automatique du thermostat est effectuée par un pont de résistances au lieu d'un thermomètre à contacts mul- tiples. Dans cette figure les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références numériques.
La variation du potentiel de la grille de commande 9 autour de sa valeur moyenne, donnée par le curseur du potentiomètre 10, est commandée par le thermomètre 3 placé dans le our ou encein- te 1. Tant que la température désirée'n'est pas atteinte à l'inté- rieur du four, la puissance reste légèrement supérieure à celle né- cessaire pour l'équilibre. Dès que la température désirée est at- teinte, le thermomètre ferme son contact qui applique un court- oirouit sur le potentiomètre 11, provoquant ainsi une baisse de potentiel de la grille 9 et, par suite, une baisse de courant anodi- que entraînant une réduction'du courant de chauffage à une valeur inférieure à celle de l'équilibre.
La tension de polarisation initiale du tube 4 est fournie d'une part au moyen de la résistance de polarisation auto- matique 16, et d'autre part au moyen de la batterie 15. La puissan- ce moyenne de chauffage est modifiée en fonction des variations de la température ambiante, en modifiant la tension moyenne de la grille 9. cet effet, entre le curseur du potentiomètre 10 et la grille 9, est insérée une résistance à prise médiane 17 qui, pour des températures différentes de la température ambiante moyehne,est le siège, entre ses deux extrémités, d'une tension fonction de la température du pont 18-19.
Les deux éléments 18 de ce pont sont par exemple cons- titués par des résistances en nickel et les deux éléments 19 par des résistances en oonstantan ou des lampes à filament de carbone, ou autres dispositifs dont le coefficient résistance/température n'est pas constant.
Aux-bornes de ce pont, il apparaît par suite une tension
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de déséquilibre qui est élevée par le transformateur 20 pour l'appliquer à un comparateur de phases permettant de, différencier le sens du déséquilibre par comparaison avec une tension en phase ou en opposition avec celle qui alimente-le pont 18-19 (abstraction faite du déphasage produit par le transformateur 20). Ce,comparateur de phases,:bien que pouvant être réalisé de diverses manières bien connues, est représenté sur la figure 2, sous la forme simple de deux redresseurs 21 associés à la résistance à prise médiane 17.
' Ce pont 18-19 sensible à la température;et le comparateur de phases 21-17 sont alimentés' à partir de la source alternative 6 par les deux enroulements secondaires du transformateur 24, Lorsqu'. une des tensions'secondaires apparaît seule, le pont 18-19 était équilibré, les deux éléments du redresseur'étant en opposition, les tensions redressées dans les deux moitiés de la résistance 17 sont en opposition et leur somme' est-nulle.
' Si les deux tensions alternatives apparaissent simultané- ment, les tensions s'ajoutent dans une 'moitié de la résistance 17 et se retranchent dans l'autre moitié, le sens dépendant de la phase respective des tensions alternatives, donc du sens de déséquilibre. ' Il en résulte aux bornes de',la résistance 17 une tension dont le ' sens et l'amplitude'sont fonctions de le température ambiante.
-Les, composantes alternatives résiduelles sont filtr'ées par exemple par les 'résistances 22 et le condensateur 23.
Dans les deux réalisations qui viennent d'être -décrites, il est évidemment possible' de remplacer le thermomètre contenu dans le four ou enceinte1 par un pont sensible pour lequel ést prévu un amplificateur à courant alternatif afin d'accroître sa sensibilité.
Lorsque le four ou.enceinte 1 contient un appareillage dont l'équilibre thermique est rompu lors de la mise en route et de l'ar -rêt, par exemple un oscillateur radioélectrique, il est également prévu de disposer éventuellement un relais, actionné par le courant de chauffage des lampes ou la -source d'alimentation de l'appareillage intérieur au four, dont un contact provoquera une modification con- , venable de la. polarisation du tube de commande 4 ou de la self-
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inductance 5.
Ce relais peut d'une autre manière 'être prévu, non dans l'alimentation de l'appareillage intérieur au four, mais dans un circuit de chauffage de résistances de dissipation équivalentes à celles de l'appareillage et protégées contre toute interaction avec le dit appareillage.
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.PROCEDE AND MEANS FOR ORDERING
OR THE AUTOMATIC TEMPERATURE REGULATION OF ENCLOSURES OR OVENS
The present invention relates to methods: and means for the automatic control or regulation of the temperature of enclosures or ovens, containing in particular but not exclusively radioelectric devices.
Its object is more particularly to provide a method and means for controlling the heating of a highly stable thermostatic enclosure as a function simultaneously of the variations of the temperature inside the enclosure and of the variations. of the temperature. ambient temperature, as well as the variations in the power dissipated inside the furnace, in the event that the equipment contained in the enclosure is not kept under constant voltage.
According to some of its characteristics, the invention provides a method of adjusting the average heating power for a thermostatic enclosure consisting of modifying the average polarization of an electric or electronic static relay, such as a tube.
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discharge or saturation inductance, or a combination of the two, by means on the one hand of a device sensitive to variations in ambient temperature, for example a thermometer with multiple contacts or a bridge of elements with variable characteristics as a function of the temperature, and on the other hand a similar device placed inside the enclosure, therefore sensitive to variations in the temperature to be stabilized.
Said static relay supplies, directly or with suitable amplification, the thermostatic heating equipment of the enclosure.
The invention 'will be explained in detail in the following description of two exemplary embodiments respectively shown, schematically in Figures 1 and 2 of the accompanying drawings:
Referring to figure 1, a high stability furnace 1 is provided with a 'heating resistor'2 and a device for discontinuous control of its temperature, indicated in the form of a contact thermometer 3.
The heating current of resistor 2 comes from the AC source 6 and passes through the winding 7 of a saturation inductor 5 by means of which this current is controlled, the saturation winding 8 of this inductor being inserted in the anode circuit of the discharge tube 4.
If one wishes to reduce the parasitic induction phenomena, a rectifier (not shown) 'can be interposed between the self-inductance. 5 and the heating resistor 2.
Under these conditions, a variation of the direct current which traverses the winding 8 causes a variation of the saturation state of the iron core of the inductor 5 and, consequently, a variation of the impedance presented by the winding. 7 to alternating current from source 6.
The anode current of tube 4 is itself controlled by the potential of a control grid 9, the polarization of which is modified both as a function of variations in the temperature of the enclosure and of the ambient temperature. .. '
The initial potential of the control grid 9, determining the average heating power which corresponds to the
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temperature 'from. middle of the range of variations in the ambient temperature, for example 20 0. 'for a range of 5 to 35 0, is set by means of potentiometer 10.
This potentiometer 10 is supplied by a voltage divider 13-14 connected to the terminals of the bias source 15. This divider is composed of a fixed resistor 13 and a fractional resistor 14, the value of which is determined as a function of the ambient temperature by short-circuiting successive portions using. of the thermometer at oontaots 12.
The more the ambient temperature rises, the more the resistance 14 decreases and lowers the potential of the grid 9 towards that of the magnet connected to the negative blade of the bias source 15. This results in a decrease in the anode current and , even- continuation, a decrease in the heating current in resistor 2,
The value of the heating current thus determined is adjusted so as to be slightly greater than the average power required to maintain thermal equilibrium at the desired temperature in the oven. When this temperature is reached, the sensitive thermometer 3 lowers the voltage of the grid 9 by putting one end of the potentiometer 11 to ground, the other end being connected to the cursor of the potentiometer 10.
The potentiometer 11 makes it possible to adjust the amplitude of this new decrease in polarization and, consequently, in power, in order to give the latter a value slightly lower than the mean equilibrium power.
Another arrangement of the control circuit consists in making the two thermometers 12 and 3 act on the polarizations, of two separate grids of the tube 4 or of two independent tubes whose actions are superimposed to control the heating power.
In yet another way, when the heating power is low, of the order of a few watts, the variable heating can be obtained directly by the anode current of the tube 4, without the intermediary of the self-induotance. to saturation. '
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FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in which the automatic compensation of the thermostat is effected by a resistance bridge instead of a thermometer with multiple contacts. In this figure, the elements corresponding to those of FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
The variation of the potential of the control gate 9 around its mean value, given by the cursor of the potentiometer 10, is controlled by the thermometer 3 placed in the chamber or chamber 1. As long as the desired temperature is not reached inside the oven, the power remains slightly higher than that necessary for equilibrium. As soon as the desired temperature is reached, the thermometer closes its contact which applies a short to potentiometer 11, thus causing a drop in potential of the grid 9 and, consequently, a drop in anode current resulting in a reduction of the heating current to a value below that of equilibrium.
The initial polarization voltage of the tube 4 is supplied on the one hand by means of the automatic polarization resistor 16, and on the other hand by means of the battery 15. The average heating power is modified as a function of variations of the ambient temperature, by modifying the average voltage of the grid 9. this effect, between the cursor of the potentiometer 10 and the grid 9, is inserted a resistor with mid-tap 17 which, for temperatures different from the average ambient temperature, is the seat, between its two ends, of a voltage function of the temperature of the bridge 18-19.
The two elements 18 of this bridge are for example made up of nickel resistors and the two elements 19 of instantaneous resistors or carbon filament lamps, or other devices whose resistance / temperature coefficient is not constant. .
At the terminals of this bridge, there therefore appears a voltage
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of imbalance which is raised by the transformer 20 to apply it to a phase comparator making it possible to differentiate the direction of the imbalance by comparison with a voltage in phase or in opposition with that which supplies the bridge 18-19 (apart from the phase shift produced by transformer 20). This phase comparator: although it can be produced in various well-known ways, is shown in FIG. 2, in the simple form of two rectifiers 21 associated with the center tap resistor 17.
This temperature sensitive bridge 18-19; and the phase comparator 21-17 are powered from the AC source 6 by the two secondary windings of the transformer 24, when. one of the secondary voltages appears alone, the bridge 18-19 was balanced, the two elements of the rectifier being in opposition, the rectified voltages in the two halves of the resistor 17 are in opposition and their sum 'is zero.
If the two alternating voltages appear simultaneously, the voltages are added in one half of the resistor 17 and withdrawn in the other half, the direction depending on the respective phase of the alternating voltages, therefore on the direction of imbalance. 'The result at the terminals of', the resistor 17, a voltage of which the 'direction and the amplitude' are functions of the ambient temperature.
-The residual AC components are filtered for example by the resistors 22 and the capacitor 23.
In the two embodiments which have just been described, it is obviously possible to replace the thermometer contained in the oven or enclosure 1 by a sensitive bridge for which an alternating current amplifier is provided in order to increase its sensitivity.
When the oven ou.enceinte 1 contains a device whose thermal equilibrium is broken during the start-up and shutdown, for example a radio oscillator, it is also expected to optionally have a relay, actuated by the heating current of the lamps or the power source of the equipment inside the oven, contact of which will cause a suitable modification of the. polarization of the control tube 4 or of the choke
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inductance 5.
This relay can in another way 'be provided, not in the supply of the internal apparatus to the oven, but in a heating circuit of dissipation resistances equivalent to those of the apparatus and protected against any interaction with the said device. equipment.