<Desc/Clms Page number 1>
Les véhicules servant au transport de personnes, entraînés électri- quement, ou munis d'une génératrice électrique, sont généralement chauffés par des résistances branchées sur la source électrique de courant par l'action d'un ther- mostat, dit d'ambiance, réglé pour la température désirée dans le véhicule.
Ces résistances sont de capacité suffisante pour assurer le confort des vcyageurs par les températures extérieures les plus froides envisagées et pour les tensions les plus basses de la source de courant, et il en resulte que par des températures extérieures moyennement basses, la puissance électrique instantanée utilisée pour le chauffage est très supérieure à celle qui est néces- saire pour assurer l'équilibre thermique à la température désirée dans le véhi- cule, ce qui entraîne le fonctionnement du thermostat d'ambiance.
Or, la chaleur se propageant de proche en proche dans le véhicule
<Desc/Clms Page number 2>
à partir des radiateurs de chaleur, il faut un certace temps avant que ce ther- mostat ait pris la température de l'air ambiant du vé icule et, comme pendant ce temps, le véhicule continue à être chauffé inopportunément à un régime trop élevé il en résulte une élévation excessive de la température dans le véhicule, un manque de confort pour les voyageurs et un certain gaspillage d'énergie.
Les inconvénients de ce chauffage excessif sont d'autant plus im- portants que la puissance instantanée fournie aux résistances est disproportionnée à celle nécessaire pour établir l'équilibre thermique dans le véhicule à la tem- pérature désirée pour la température extérieure existante et qu'elle est fournie inopportunément pendant des temps plus longs.
La présente invention a pour but de régler par tout ou rien la puissance électrique susceptible d'être fournie aux résistances de chauffage du véhicule en fonction de la température extérieure, en fournissant cette puis- sance sous la forme d'impulsions périodiques fréquentes de puissance maximum dont la durée dans chaque période, dépend de la température extérieure , de manière à ce que la moyenne de cette puissance ne soit que légèrement supérieure à celle nécessaire pour maintenir dans le'véhicule, l'équilibre thermique à la température désirée.
La présente invention a pour objet un système de chauffage dans lequel la puissance est appliquée aux éléments chauffants par l'action d'un relais soumis aux différences de tensions existant entre les bornes d'un générateur de tension en dents de scie et celles d'un détecteur électrique de température ex- térieure. Le générateur fournissant périodiquement des tensions variant d'une manière continue entre deux limites correspondant respectivement aux tensions données par le détecteur pour les températures extérieures maximum et minimum envisagées.
L'invention a également pour objet un générateur de tension en dents de scie à transistors fournissant des tensions périodiques convenant à ce système de chauffage, ainsi qu'un relais constitué par un oscillateur à transis- tors oscillant pour certaines tensions d'entrée, et dont le courant de sortie re- dressé et amplifié commande l'application de la puissance aux éléments chauffants.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'ac- cogpagnent, donnés simplement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels:
<Desc/Clms Page number 3>
- La Fig.1 représente un système de chauffage comportant, conformément à l'invention, un thermomèbre électrique, un générateur de tension en dents de scie, un dispositif signalant les différences de tensions existant entre les bornes du thermomètre électrique et du générateur de tension en dents de scie, et un dispo- sitif utilisant et amplifiant les signaux produits pour appliquer la pleine puis- sance aux éléments de chauffage du véhicule.
- La Fig.2 représente ,par rapport à une échelle négative de tensions, les tensions données par le thermomètre électrique faisant partie de l'invention, en fonction des températures extérieures et, par rapport à la même échelle négative de tensions, les tensions fournies périodiquement par le générateur de tension en dents de scie faisant partie de l'invention, en fonction du temps.
Se référant à la Fig.l:; R représente un relais électromagnétique susceptible de fournir, lorsqu'il est fermé, la pleine puissance électrique au circuit de chauffage du véhicule non représenté.
1, 2, 3, 4, 5 & 6 représentent les éléments d'un potentiomètre connecté à une source de courant continu qui est de préférence la batterie d'accumulateurs A du véhicule.
Ce poteptiomètre détermine, lorsque le relais T du thermostat d'ambiance du véhicule est fermé, les tensions marquées 0 aV1 -V2 -V3 -V4 -V5 -V6 qui peuvent d'ailleurs varier simultanément suivant l'état de charge ou de décharge ' de la batterie.
Ces tensions sont destinées à faire fonctionner en combinaison le thermomètre électrique, le générateur de tension en dents de scie, le dispositif signalant les différences de tension existant entre les bornes du thermomètre et du générateur de tension, ainsi que les organes utilisant et amplifiant les signaux ainsi produits pour appliquer la pleine puissance électrique aux éléments chauffant le véhicule.
Le thermomètre électrique est constitué par une résistance linéaire
10 montée en série sur les éléments 2 à 6 du potentiomètre, avec une ou plusieurs résistances non linéaires 11 du type à semi-conducteur,appelées thermistances.
Ces thermistances sont placées à l'extérieur du véhicule de manière à être soumises aux mêmes échanges thermiques que le véhicule lui-même. Comme la
<Desc/Clms Page number 4>
résistance des thermistamces diminue- avec la températuesen érieure suivant une loi exponentille (dommée par leur constructeur),. il en est. de- même de, la chute de tension à leurs bornes., pour autant que la résistance des thermistances 11 soit négligeable par rapport à la résistance linéaire; lu en série avec elles, ce qui est le cas dans l'exemple choisi.
Un a représenté Fig.2, par rapport aux tensions du potentiomètre -V1/-V3, la chute de tension aux bornes des thermistances 11 en fonction de la température extérieure, éventuellement corrigée en tenant compte des échanges thermiques.
On remarquera que les résistances 10 & il ont été choisies de manière à ce que le potentiel à l'extrémité actives des thermistances ll passe, dans l'exemple choisi, du potentiel -V3 au potentiel -V2 suivant une fonction exponentielle des températures entre -20 et +12 C ,
Conformément à l'invention, dans l'exemple choisi, la puissance moyenne de chauffage est réglée de manière à être sensiblement proportionnelle à l'écart de température T de la température extérieure par rapport à +12 C entre les deux températures extrêmes de +12 C et -20 C correspondant respecti- vement au chauffage minimum et maximum du véhicule, et cette puissance moyenne est fournie sous forme d'impulsions de puissance maximum se représentant périodi- quement toutes les deux minutes environ,
dont la durée t est à cette période comme l'écart de tempéruture T est à la différence des températures extrêmes considérées (32 C).
A cet effet, il est fait usage ,conformément à l'invention, d'un générateur de tension en dents de scie et l'on a représenté Fig.l, à titre d'exemple non limitatif, un générateur de tension en dents de scie conforme à l'invention, constitué par les transistors P N P 20 & 22 et leurs organes ac- cessoires. Il détermine la fréquence des impulsions de puissance de chauffage et conjointement avec le thermomètre électrique, la durée de ces impulsions.
L'émetteur du transistor 20 est connecté au point de potentiel -V2 du potentiomètre.
Le collecteur de ce transistor 20 est relié d'une part à travers la résistance 21 au point de potentiel -V3 du potentiomètre et à la base du transistor 22 .
<Desc/Clms Page number 5>
La base du transistor 20 est connectée travers le condensateur 29 shunté par la résistance 26 au collecteur du transistor 22 et le collecteur du transistor 22 est connecté par la résistance 23 au point de potentiel -V4 du potentiomètre. L'émetteur du transistor 22 est relié par la résistance 24 shuntée par le condensateur 25 au point de potentiel -V1 du potentiomètre.
Le fonctionnement du générateur de tension en dents de scie repré- senté sur la Fig.l, est le suivant :
Lorsque la tension est appliquée au potentiomètre par le thermostat d'ambiance T, la base du transistor 22, sensiblement au potentiel -V3 du potentiomètre, est négative par rapport à son émetteur qui est sensiblement au potentiel -V1. Il en résulte une impulsion de charge du condensateur 25 à travers la résistance 23 et le transistor 22 jusqu'à ce que le potentiel de l'émetteur du transistor 22 atteigne sensiblement le potentiel de sa base, soit -V3.
A ce moment, le transistor 22 est bloqué et le condensateur 25 se décharge dans la résistance 24. Cependant, le potentiel du collecteur du tran- sistor 22 descend brusquement au potentiel -V4 entraînant une baisse corrélative du potentiel de la base du transistor 20 à travers le condensateur 29 et la ré- sistance 23 jusqu'à un potentiel inférieur à celui de l'émetteur de ce transistor, soit -V2.
Le transistor 20 devient de ce fait conducteur. Le potentiel de son collecteur s'établit sensiblement à -V2 et il en est de même du potentiel de la base du transistor 22 .
Après un certain temps de décharge du condensateur 25 dans la résistance 24, le potentiel de l'émetteur du transistor .22 atteint sensiblement le potentiel -V2. Le transistor 22 redevient conducteur de ce fait, le condensa- teur 25 se recharge brusquement à travers la résistance 23, entrainant dans celle-ci une chute de tension élevant, à travers le condensateur 29 et la résistance 26, le potentiel de la base du transistor 20, qui devient positive par rapport à son émetteur et de ce fait non conducteur,
Le blocage du transistor 20 a pour effet de porter le potentiel de son collecteur et, par conséquent, de la base du transistor 22 sensiblement au potentiel -V3 et le cycle des phénomènes expliqués précédemment se reproduit.
Il en résulte qu'une des armatures du condensateur 25 est maintenue au potentiel -V1 et que lautre armature passe du potentiel -V3 au potentiel -V2
<Desc/Clms Page number 6>
suivant une fonction exponentielle du temps, comme l'extrémité active des ther- mistances 11 passe du potentiel -V3 au potentiel -V@ suivant la même fonction exponentielle des températures.
Dans l'exemple proposé, on a choisi les valeurs du condensateur 25 de la résistance 24 et de la résistance 23 pour que la décharge du condensateur 25 se reproduise environ toutes les deux minutes, la durée de charge de ce con- densateur étant négligeable.
Un a représenté également Fig. 2 la courbe de décharge du condensa- teur 25 en fonction du temps pendant ces 120 secondes, qui se superpose donc sensiblement avec la courbe des tensions du thermomètre pour des écarts de tem- pérature variant de +12 C à -20 C, et l'on remarquera que, si-V est la tension donnée-par le thermomètre extérieur, pour un écart de la température ex- térieure T par rapport à +12 C, l'intervalle de temps t ,pendant lequel la tension négative donnée par le générateur d'impulsions- est inférieure à -V , est à 120 sec comme l'écart de température T est à 32 C.
Pour appliquer toutes les 120 sec la pleine puissance de chauffage pendant le temps t ,il est fait usage, conformément à l'invention, d'un dispo- sitif signalant les différences de tensions existant entre les bornes du ther- momètre électrique et du générateur en dents de scie.
A cet effet, on peut connecter, directement ou indirectement, l'émetteur du transistor 22 à la base d'un transistor dont l'émetteur est con- necté, directement ou indirectement, à l'extrémité active de la thermistance 11, amplifier le signal donné dans le collecteur de ce transistor, et s'en servir pour appliquer la pleine puissance de chauffage aux ornements chauffant le vé- hieule.
Dans l'exemple choisi, on a préféré faire usage d'un oscillateur susceptible d'être bloqué pour certaines différences de tensions existant entre les bornes du thermomètre et du générateur en dents de scie, oscillateur dont le courant de sortie, servant de signal, est amplifié, redressé, et commande l'application de la pleine puissance de chauffage.
L'oscillateur est constitué par le trat-sistor 30 dont l'émetteur est relié au pont du potentiel 0 du potentiomètre par la résistance 31, dont le collecteur est relié au point de potentiel -V4 du potentiomètre par la
<Desc/Clms Page number 7>
résistance 32 et dont la base est reliée à l'extrémité active des thermistances 11 par la résistance de choke 33
Le collecteur du transistor 30 est relié en outre à sa base par les condensateurs 34 et au point de potentiel -V1 du potentiomètre par les résistances 35, comme représenté sur la Figol . Lorsque la base du transistor 30 devient négative par rapport à son émetteur (à quelques millivolts près), ce transistor devient conducteur et amplificateur avec un déphasage de tension de 180 entre sa base et son collec- teur.
En outre, les condensateurs 34 et les résistances 32 & 35 ont été choisies de manière à constituer un circuit qui, à une fréquence déterminée (d'un millier de périodes par seconde dans l'exemple choisi), produise un dépha- sage supplémentaire de 180 .
A cette fréquence,le déphasage total entre base et collecteur est donc de 360 , l'ensemble oscille à cette fréquence, et le potentiel moyen de l'émetteur du transistor-30 stétablit sensiblement au même potentiel que l'extrémité active des thermistances 11 .
Le transistor 28 a son collecteur connecté au point de potentiel -V4 du potentiomètre, il a sa base connectée par la résistance 27 à l'émetteur du transistor 22 , et son émetteur connecté d'une part, à l'émetteur du transistor 30 et, d'autre part, au point de potentiel -V1 du potentiomètre par le condensa- teur 36
Il en résulte que, lorsque la tension négative du générateur de tension en dents de scie est inférieure à la tension négative du thermomètre élec- trique, le potentiel de la base du transistor 28 est positif par rapport à celui de son émetteur , et ce transistor 28 est bloqué.
Dans ce cas, la base du transistor 30 est négative par rapport à son émetteur , et l'ensemble oscille comme expliqué précédemment, produisant dans la résistance 32 des signaux sous forme d'impulsions de courant unidirection nel à la fréquence d'oscillation.
Mais, dans le cas contraire, lorsque le potentiel de l'émetteur du transistor 22 devient négatif par rapport à l'extrémité active des thermis-
<Desc/Clms Page number 8>
-tances 11, la base du transistor 28 devient négative par report à son émetteur, ce transistor devient conducteur, et la chute de tension dans la résistance de collecteur 31 qui en résulte, est telle que le potentiel de l'émetteur du transis- tor 30 qui suit le potentiel de l'émetteur du transistor 22 ,devient négatif par rapport au potentiel de la base de ce transistor 30 qui est bloqué de ce fait et n'émet plus de signaux dans la résistance 32.
De manière à utiliser les signaux émis par le dispositif signalant les différences de tension existant entre les bornes du thermomètre électrique et du générateur de tension en dents de scie pour appliquer la pleine puissance aux éléments de chauffage du véhicule, il est fait usage, conformément à l'invention, d'un dispositif amplificateur actionnant un relais.
On a représenté Fig.l, sous forme d'exemple non limitatif, un tel dispositif combiné avec les autres éléments de l'invention.
Le collecteur du transistor 40 est relié au point de potentiel -V4 du potentiomètre, la base de ce transistor 40 est reliée au collecteur du transis- tor 3U et ltémetteur de ce collecteur est relié d'une part, au point de potentiel 0 du potentiomètre par la résistance 41 et, d'autre part, à travers le conden- sateur 42 et la résistance 43 à la base du transistor 44.
Une extrémité de la résistance 43 estTreliée, par le redresseur à couche d'arrêt 39 et la résistance 45 , au point de potentiel -V5du potentio- mètre, et l'autre extrémité de la résistance 43 est reliée, par le condensateur 46 au même point du potentiomètre.
Le collecteur du transistor 44 est relié d'une part, par la résis- tance 47. au point de potentiel -V6 du potentiomètre et, d'autre part, à la base du transistor 48 et, à travers le condensateur 49 , au point de potentiel -V5 du potentiomètre.
L'émetteur du transistor 44 est relié au même point de potentiel -V5 du potentiomètre.
Le collecteur du transistor 48 est relié au point de potentiel -V6 du potentiomètre et son émetteur à la base du transistor 50.
Le collecteur du transistor 5U est relié, d'une part, au point de potentiel -V6 du potentiomètre et, d'autre part, à une extrémité de la bobine de commande du relais électromagnétique R d'enclenchement de la pleine puissance
<Desc/Clms Page number 9>
de chauffage. L'émetteur du transistor 50 est. relié,, d'une part, à l'autre ex- trémité de cette bobina de commande et d'autre part, au poinb de potentiel 0 du potentiomètre, à travers la résistance 51.
Le dispositif amplificateur actionnant le relais fonctionne de la manière suivante : Les signaux émis sous forme d'impulsions unidirectionnelles à basse fréquence ayant pris naissance dans la résistance 32, sont transmis à la base du transistor 40 négativepar rapport à son émetteur. Il en résulte des impulsions amplifiées de même nature dans la résistance 41 .
Ces impulsions sont transmises à travers le condensateur 42 et redressées négativement par rapport au potentiel -V5 du potentiomètre par le redresseur 39 , et filtrées par les résistances 43,45 et par le condensateur 46.
Il en résulte que les signaux émis sous forme de trains d'oscilla- tions ayant pris naissance dans le transistor 30, ont pour effet de rendre la base du transistor 44 négative par rapport à son émetteur, ce qui rend le tran- sistor 44 conducteur et élève le potentiel de son collecteur de manière à porter celui-ci à une valeur proche du,potentiel -V5 du potentiomètre, soit -A.
Tel sera également le potentiel de la base et de l'émetteur du transistor 48, de la base et de l'émetteur du transistor 50 . Les extrémités de la bobine d'enclenchement du relais R sont de ce fait portées respectivement aux potentiels -A et -V6 du potentiomètre dont la différence est suffisante pour enclencher le contacteur fournissant la pleine puissante aux éléments chauf- fant le véhicule.
Par contre, en l'absence de signaux, soit en l'absence d'oscilla- tions, la base du transistor 44 est portée au même potentiel que son émetteur par les résistances 43 & 45, ce qui bloque le transistor 44 et porte son collecteur au potentiel -V6du potentiomètre.
Tel sera également le potentiel de.la base et de l'émetteur du transistor 48, de la base et de l'émetteur du,-transistor 50 , lequel court-circui- te de ce fait la bobine d'enclenchement du relais R , déclenche le contacteur et coupe la puissance fournie aux éléments chauffant le véhicule.
<Desc/Clms Page number 10>
Bien que l'on ait décrit l'invention en utilisant des transistors P N P , on peut sans sortir du cadre de celle-ci, utiliser des transistors N P N en inversant les polarités suivant la technique propre à ces transistors. On peut également utiliser, pour chaque fonction, plusieurs transistors en série ou en parallèle et utiliser d'autres échelles de tensions de référence.