Montage régulateur du rapport impulsions/intervalles commandant
le fonctionnement d'une source de chaleur.
La présente invention concerne un montage régulateur du rapport impulsions/intervalles commandant le fonctionnement d'une source de chaleur.
Une invention antérieure concerne un dispositif régulateur du rapport impulsions/intervalles commandant le fonctionnement d'une installation de chauffage collectif, ce rapport dépendant entre autres des besoins thermiques maxi de l'installation. Dans ce cas, il peut arriver que la durée de service de la source calorifique pendant une période soit trop petite, ce qui peut
se traduire par une pollution sonore inacceptable ainsi que par un engorgement de l'échangeur de chaleur de la source calorifique et une distribution insuffisante de chaleur à l'intérieur de l'installation de chauffage. La présente invention a pour but de régler le rapport impulsions/intervalles du fonctionnement de la source calorifique en fonction d'une ou de plusieurs valeurs de mesure, telles que températures intérieure, extérieure, de départ ou de retour de l'installation, une durée de service mini de la source calorifique pendant la période devant être assurée.
Ce but est atteint par un montage du genre précité et conforme à l'invention, actionnant, en fonction d'une tension continue variant avec une grandeur de mesure et d'une tension variant périodiquement et linéairement en fonction du temps, après comparaison des tensions moyennant un comparateur, un organe de réglage de la source calorifique pour une durée déterminée pendant la période, l'organe de réglage recevant une impulsion de tension continue équivalente à la durée de service mini de la source calorifique pendant la période et envoyant un signal à la source calorifique s'il y a, durant la période, réaction du
<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
moins, à la durée de service mini. Le progrès technique est donné par l'adaptation exacte de la source calorifique à la quantité de chaleur prélevée par le consommateur, le montage n'exigeant pas l'utilisation d'organes analogiques coûteux tels que des valves électro-magnétiques proportionnelles.
La tension variant périodiquement et linéairement en fonction du temps est fournie par un CNA alimenté par un oscillateur agissant sur un compteur binaire, en une tension de fréquence réglable. Cette tension est comparée à une tension de référence par un comparateur qui.,. suivant le résultat de cette comparaison, commande indirectement la source calorifique. Pour déterminer
la durée de service mini de la source calorifique pendant une période, il est prévu un deuxième compteur commandé par un oscillateur et débitant un signal qui assure le fonctionnement de la source calorifique pendant la durée de service mini au cas où cette source est mise en route durant la période considérée.
Ce montage étant assez compliqué par suite de l'utilisation de deux compteurs, l'invention vise en plus le but de régler, à l'aide de moyens simples et bon marché, le rapport impulsions/intervalles du fonctionnement de la source calorifique
en fonction d'une ou de plusieurs valeurs de mesure telles que températures intérieure, extérieure, de départ ou de retour de l'installation de chauffage, une durée de service mini de la source pendant la période devant être assurée. Ce but est atteint par l'invention qui relie la sortie du comparateur aussi bien à un condensateur de lissage qu'à un compteur d'impulsions dont la sortie actionne un conjoncteur-disjoncteur du condensateur, la tension du condensateur étant comparée à une tension de référence par un autre comparateur qui agit sur l'organe de réglage
de la source calorifique.
Des modifications et perfectionnements de l'invention résultent des revendications, un exemple de réalisation étant décrit ci-après avec référence aux dessins en annexe, dont
la Fig. 1 montre un schéma du montage,
la Fig. 2, un diagramme des tensions,
la Fig. 3, un graphique,
la Fig. 4, un ensemble de diagrammes impulsions/temps, la Fig. 5, un croquis schématique d'un montage électrique,
la Fig. 6, les diagrammes de charge continue et discontinue d'un condensateur par rapport au temps, <EMI ID=3.1>
d'un condensateur, valable pour la plage de réglage, les fig. 8 à 11, des diagrammes de tension pour des
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la Fig. 12, un montage électrique.
Dans toutes les figures, les mêmes références indiquent les mêmes détails.
Un oscillateur libre 1, svt. fig.l, débite sur une ligne
<EMI ID=5.1>
Cette tension agit sur un compteur binaire 3 qui, dans l'exemple de réalisation, comprend 8 échelons, c'est-à-dire compte de 0
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à zéro. Par l'intermédiaire d'une ligne 4, un CNA 5 est commandé pour produire sur sa sortie 6 une tension diminuant linéairement
en fonction du temps durant le comptage de 0 à 255. Le temps de comptage du compteur binaire 3 correspond à la durée d'une période. Le signal de sortie du CNA 5 diminue donc linéairement en fonction du temps, à partir d'un maximum au début de la période jusqu'à
un minimum à la fin de ladite période. La durée de la période
de son côté dépend de la fréquence de l'oscillateur et de la capacité maxi de comptage du compteur binaire 3. La durée d'une période, qui commence en t , s'étend d'une minute jusqu'à 2 heures.
Elle peut être modifiée par la variation de la fréquence de l'oscillateur et du nombre d'échelons du compteur binaire 3. Le compteur
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autre impulsion en sens inverse.
La sortie 6 du CNA 5 est reliée à l'entrée non réversible d'un comparateur 7 dont la sortie 8 est reliée à un univibrateur 10, par l'intermédiaire d'un élément différenciateur 9.
<EMI ID=8.1> <EMI ID=9.1>
agit sur l'organe de réglage de la source calorifique.
A l'entrée réversible du comparateur 7 est appliquée, par une ligne 16, une tension continue variable en fonction d'une valeur de mesure relevée sur la source calorifique, ou d'une température. La tension sur la ligne 16 peut correspondre à la température de départ ou de retour de la source calorifique, elle peut varier en fonction d'une température extérieure ou intérieure. Le comparateur 7 est conçu de sorte qu'il y ait potentiel H sur sa sortie 8 tant que la tension de référence de la ligne 16 est inférieure à la tension de. sortie du CNA. La sortie 8 du comparateur est, en outre, reliée à l'autre entrée de l'élément
<EMI ID=10.1>
Pour réaliser la durée de service mini de la source de chaleur pendant une période, il est prévu un deuxième oscilla-
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alimente un autre compteur binaire 20. La .fréquence de l'oscillateur 18 est, dans l'exemple de réalisation, 1 Hz, et le nombre d.'échelons du compteur binaire 20 s'élève à 8.
Le compteur binaire 3 est relié, par la ligne de remise à zéro 21 qui comprend un différenciateur 22 et un élément négatif 23, à une sortie du compteur binaire 20. Après la remise
<EMI ID=12.1>
binaire 20 commence à compter en fonction de la fréquence réglable de l'oscillateur jusqu'au moment où, après 128 pas du compteur,
<EMI ID=13.1>
automatiquement par l'effet de sa sortie 24,' qui comprend un élément négatif 25, et d'une ligne 26 qui relie l'élément négatif au compteur binaire 20. L'élément négatif est en outre relié à l'autre,entrée de l'élément ET 12, par une ligne 27.
De la fig. 2, il résulte l'évolution des différentes
<EMI ID=14.1> <EMI ID=15.1>
l'abscisse est marqué le temps t. La tension u6 se présente
comme une tension en dents de scie 28 qui, durant une période
29, descend linéairement en fonction du temps à partir d'un maxi- mum 30 jusqu'à un minimum 31. La même figure représente l'évolu- tion de la tension de la ligne 16; la variation de l'amplitude
de cette tension s'effectue à des intervalles beaucoup plus larges
<EMI ID=16.1>
de même polarité, mais d'amplitudes et de valeurs différentes.
<EMI ID=17.1>
et la température de retour^- en [deg.]K, il résulte que, suivant la courbe de chauffage 32, 33 ou 34 sur laquelle est réglée l'installation de chauffage ou la source calorifique, il est possible de prévoir des facteurs de proportionnalité différents. Suivant
<EMI ID=18.1>
température extérieure ou une température intérieure peuvent tout aussi bien être choisies comme paramètres.
A l'aide de la fig. 4, le fonctionnement de l'installation est décrit : les courbes 35 à 49 représentées dans la fig. 4, montrent l'évolution des tensions ou des impulsions pendant urie période entre les points 30 et 31 de la fig. 2. Les références des courbes correspondent à celles de la fig. 1.
<EMI ID=19.1>
compteurs binaires 3 et 20 commencent à compter à partir de zéro, par suite de l'impulsion qu'ils ont reçue. Par suite du fonctionnement du CNA, il y a syr la ligne 6 une tension en dents de scie selon la courbe 28 de la fig. 2, où 36 de la fig. 4. Au moment (t = 0) où l'entrée non réversible du comparateur enregistre le potentiel positif de la ligne 6, le comparateur réagit
(potentiel H), ce qui signifie. que, par l'intermédiaire de la ligne
<EMI ID=20.1>
ligne 8 est traité par le différenciateur 9, et l'univibrateur 10 est actionné par le différenciateur 9. L'impulsion en aiguille
<EMI ID=21.1>
l'entrée non réversible du comparateur 7. Si cette tension a une valeur correspondant à la valeur 37; la tension en dents de scie
<EMI ID=22.1>
mesure 37. Supposons que la tension corresponde à une valeur 38 : la tension en dents de scie 28, en diminution, ne sera alors égale
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
tension sur la ligne 16 et de la tension en dents de scie 28.
Ces conditions résultent du tracé des courbes 39 et 40. Entretemps, l'oscillateur 18 agit sur son comptenr binaire 20, par l'inter- médiaire-de la ligne 19, jusqu'à ce qu'il s'arrête par l'effet
<EMI ID=27.1>
mini caractérisée par la courbe 45. Le signal correspondant est appliqué à l'élément ET 12 par la ligne 27. Comme la sortie
de l'élément ET est commutée par le maximum de la tension en dents
<EMI ID=28.1>
que d'autre part le potentiel H de la ligne 27 est coupé à la
fin de la durée de service mini par l'action du compteur 20 arrivé en fin de comptage, les deux entrées de l'élément ET sont alimentées pendant la durée de service mini, ce dont il résulte un ordre donné à la source calorifique. Au moment où le comptage par le compteur binaire 3 est terminé à moitié, soit après l'écoulement de la moitié de la période, il est débité par la ligne 21 une impulsion selon la courbe 35. Pendant la première moitié de la période, ce signal est du genre L, durant la deuxième moitié, du genre H. Par l'action de l'élément négatif 23 et du différenciateur
22, le compteur binaire 20 est toujours remis à zéro aux moments
<EMI ID=29.1>
initial par l'effet d'un différenciateur 50 et d'une ligne 51. Si, jusqu'à ce moment, il n'a pas été actionné, la remise à l'état initial est sans effet. A la remise à l'état initial de l'univibrateur, le signal H, selon la courbe 43, disparaît sur la ligne de sortie 11 reliée à l'élément ET 12.
Sur la fig. 2, on reconnaît particulièrement bien que les durées de service de la source de chaleur, soit signal H sur
<EMI ID=30.1>
de mesure 37 ou 38 sur la ligne 16 est inférieure en amplitude
à la valeur respective de la tension en dents de scie 28.
Il est donc assuré que la source calorifique ne reçoit un ordre de mise en route durant la période que si la tension sur la ligne 16 est inférieure à la tension maximale en dents de scie
28 puisque, autrement, le comparateur ne réagit pas. Tant qu'il
-n'y a pas réaction du comparateur 7, il peut y avoir un ordre pour la source calorifique. Mais si le comparateur réagit, la source calorifique reçoit, durant la période en cours, un ordre de mise en route dont la durée correspond ou à la durée de service mini ou, si la.durée de service est plus grande, est proportionnelle à l'écart de mesure.
Suivant fig. 5, un générateur 101 débite sur sa ligne
<EMI ID=31.1>
constantes, dont la forme résulte des fig. 8 à 11. Ce qui importe c'est que le flanc ascendant de la dent ait la même forme que la caractéristique de charge continue d'un condensateur; voir courbe 103, fig. 6. La ligne de sortie 102 du générateur 101 est;reliée
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
réversible est reliée à une source de tension continue analogue, provenant par exemple d'un montage en pont où une résistance fournit une tension en fonction d'une température intérieure, extérieure, de départ, de retour ou similaire, laquelle est comparée à une consigne de sorte que la ligne 106 communique directement l'écart :de réglage au.comparateur.
La sortie 107 du comparateur est reliée à l'entrée réversible 111 d'un autre comparateur 112, par l'intermédiaire d'une triode 108 permettant le passage de tensions positives,
et de deux résistances 109 et 110 dont la première est réglable,
<EMI ID=34.1>
sur l'entrée non réversible 113 du comparateur 112 par une
ligne 114.
En plus, la sortie 107 du comparateur 104 est reliée à l'entrée d'un' compteur binaire 115 à n'échelons de sorte que ce compteur est alimenté à son entrée par une tension u .
Le nombre d'échelons du compteur binaire étant n, il apparaît sur la sortie 116 du compteur, après un temps correspondant au produit de la durée de période de la tension en dents de scie par le nombre d'échelons du compteur, une impulsion dont la tension est désignée par uR. La tension est appliquée, par l'intermédiaire d'un condensateur 117, à une base 118 d'un transistor
119, la base 118 étant reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 120, au potentiel zéro 121. L'émetteur du transistor 119 est également relié au potentiel zéro, le collecteur étant relié,
par l'intermédiaire d'une résistance 122, à l'entrée 111 du comparateur 112. L'entrée 111 du comparateur 112 est en plus reliée à un condensateur de charge 123.
<EMI ID=35.1>
diminue par rapport au potentiel zéro, est reliée, par l'inter-médiaire d'une résistance 125, à une base d'un transistor 126 dont le circuit comporte l'enroulement d'un relais de commande 127
pour une source calorifique, shunté par une diode 128. L'enroulement du relais 127 est pratiquement équivalent à l'organe de réglage de la source calorifique, par exemple l'électrovalve d'une chaudière au mazout.
La conception du générateur en dents de scie 101 de la fige 5 ressort de la fig. 12 : entre une pile et le potentiel zéro 121, il y a, montées en série, deux résistances 129 et
130 avec un transistor unijonction 131 intercalé dont l'électrode de commande 132 est reliée à la pile par une autre résistance 133;
<EMI ID=36.1>
jonction de la résistance, du condensateur et de l'électrode de
<EMI ID=37.1>
résulte de ce que, à partir de la valeur 0 V, le condensateur 134 est chargé par la pile, à travers la résistance 133. La branche
135 de la courbe (fig. 8) représente la caractéristique de charge normale d'un condensateur. Au moment où est atteinte la tension de pic du transistor unijonction, celui-ci est conducteur et dé-
<EMI ID=38.1>
charge du condensateur recommence. Sur la fig. 6, l'abscisse donne le rapport entre le temps et la constante de temps, et l'ordonnée,
<EMI ID=39.1>
ve du condensateur et la tension à la sortie 107 du comparateur
104. La durée de la période T de la tension en dents de scie sur la ligne 102 est également inscrite sur l'abscisse. On peut aonc relever sur ce diagramme d'abord la droite 136 allant depuis zéro
<EMI ID=40.1>
103 caractéristique de la charge du condensateur par une source de tension constante, l'origine des courbes 103 et 136 étant la même. Finalement, on y relève les deux valeurs de la tension uRef
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scisse. Finalement, la fig. 6 comporte deux courbes 139 et 140, en forme d'escaliers, reproduisant la tension u , mais pour une charge échelonnée du condensateur conformément à l'invention.
<EMI ID=42.1>
total T. Cela a pour conséquence une durée de service mini (Min-ED) résultant de la projection sur l'abscisse du point d'intersection de la courbe 103 avec la tension de référence; la source calorifique est arrêtée.pour la première fois au moment où la courbe 140 coupe la tension URefl' et éventuellement une deuxième fois, lorsque
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reconnaît donc que le laps de temps le plus court possible correspondant à la durée de service mini - résulte de l'intersection de la courbe de charge 103 avec la courbe correspondante de la tension de référence. Si l'on retarde donc, par échelonnement, la charge du condensateur, il est possible d'obtenir,
par le choix du rapport impulsions/intervalles, une courbe de charge du condensateur de plus en plus plate de sorte que l'intersection de cette courbe avec la courbe de tension de référence correspondante soit sensiblement retardée après la durée de service mini. On voit donc qu'un retard peut être obtenu non seulement
par le choix d'un plus grand condensateur ou d'un courant de charge moins important avec tous les inconvénients qui en résultent (courants de fuite ), mais par le choix d'une pulsation appropriée
de la charge.
Mentionnons à ce propos que le montage décrit plus haut et son utilisation peuvent aussi bien servir à la charge
qu'à la décharge d'un condensateur. Les caractéristiques des ten-sions auraient alors comme origine non pas 0, mais le point
<EMI ID=44.1>
alors non pas selon une fonction exponentielle, comme courbe continue, mais par échelons.
Le progrès technique réalisable serait le même dans les deux cas.
Expliquons maintenant la fonction du montage suivant les figs. 5 et 12, à l'aide des diagrammes des figs. 8 à 11.
La fig. 7 représente le tracé de la tension ue à la sortie 107 du comparateur 104 par rapport au temps T. Il s'agit d'impulsions de hauteur et fréquence constantes et de période T invariable. La largeur des impulsions s'élève par exemple à
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origines des dents de scie, u serait égale à 0. Si la tension uM était égale aux valeurs de pointe de la tension en dents
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ces deux extrêmes, il est possible de réaliser tous rapports impulsions/intervalles voulus pour la tension u .
Une période durant laquelle la source calorifique est commandée par le relais 127 est donnée par le temps T, soit le produit de la durée d'une période de la tension ue par le nombre n d'échelons du compteur binaire 115. C'est par le nombre d'échelons du compteur binaire que la durée de période T est multipliée pour donner la période TZ. Au moment où t = 0, le transistor 126 est conducteur, et la source calorifique 127 en marche. C'est
<EMI ID=47.1> .est supérieure à la tension u du condensateur de la ligne 111, qui toutes deux sont appliquées sur le comparateur 112. A partir du moment t = 0, la tension u du condensateur augmente suivant <EMI ID=48.1>
relais 127 hors circuit. Il n'y a donc plus de production de cha- '
<EMI ID=49.1>
d'échelons du compteur binaire 115 et de la fréquence de la tension en dents de scie, il apparaîtra, sur la ligne 116, au moment de la commutation du dernier échelon du compteur binaire, une impulsion qui est différenciée,par le condensateur 117 et la résistance 120, et commande le transistor 119.' Le transistor 119 ainsi conduc-
<EMI ID=50.1>
depuis la valeur obtenue jusqu'à 0.
Ensuite, une nouvelle période TZ commence.
<EMI ID=51.1>
seulement du rapport entre la tension- il, et la valeur maximale
de la tension en dents de scie. C'est par ce.rapport qu'est déterminée la largeur des impulsions de la tension u et par là le temps
de charge du condensateur 123 par mise en circuit de la tension
de charge pour ce condensateur.
Etant donné que.la courbe 103 de la tension de charge
du condensateur (fig. 6) n'évolue pas linéairement en fonction du temps, il apparaîtrait des erreurs de temps, si l'augmentation de.la tension en dents de scie était, de son côté, linéaire en fonction du temps. Pour compenser cette erreur de temps, la courbe
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un tracé non linéaire en fonction du temps de sorte qu'elle com- <EMI ID=53.1>
A l'aide des figs. 8 à 11, étudions quelques cas
<EMI ID=54.1>
en dents de scie. La fig. 8 représente le cas caractérisé par un
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Ainsi, la tension d'impulsions ue = 0, et la tension de référence se trouve à tout moment au-dessus de u , soit la tension de charge du condensateur,.puisque le condensateur n'est plus chargé.
Les impulsions de décharge débitées par le compteur à travers le transistor 119 n'ont pas d'effet, le condensateur 123 non chargé ne peut plus être déchargé, ce qui a pour conséquence que la sortie 124 du comparateur 112 est toujours sous tension positive que le transistor 126 fonctionne en permanence et que le relais 127 est sous tension. Cela signifie que la durée de service est de
100% pour couvrir un besoin relativement élevé en chaleur.
La fige 9 par contre représente le cas où la durée de
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il existe un rapport déterminé impulsions/intervalles déterminant la charge du condensateur 123. Au moment où la tension de
<EMI ID=58.1>
est mis hors circuit. Mais le compteur binaire n'étant pas encore arrivé, à ce moment, en fin d'opération, c'est donc seulement à la fin du comptage total conformément au produit du nombre d'échelons par la durée de la période de la tension en dents de scie qu'apparaît à la sortie 116 l'impulsion qui déclenche la décharge du condensateur 123; ensuite, une nouvelle période commence.
Dans la fig. 10, il n'y a aucun besoin en chaleur, la durée de service est donc 0. Ce cas se présente lorsque la tension
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constante, le condensateur est chargé conformément à la courbe
103. La tension du condensateur coupe la tension de référence le
plus tôt possible de sorte que la source calorifique n'est mise en route qu'une seule fois'et pour une durée de service minimale. Comme le compteur est alimenté en tension continue, il ne peut
pas compter des impulsions, il n'y a donc pas de nouvelles
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caractéristique pour un besoin en chaleur s'élevant à une valeur
<EMI ID=62.1>
est dépassée, mais seulement de très peu, par la valeur de pointe
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complètement le condensateur.
REVENDICATIONS.
1.- Montage régulateur du rapport impulsions/intervalles commandant le fonctionnement d'une source de chaleur, caractérisé par le fait que, en fonction d'une tension continue variant avec une grandeur de mesure et d'une tension variant périodiquement et linéairement en fonction du.temps, un organe de réglage de la source calorifique, après comparaison des tensions moyennant un comparateur, est actionné pour une durée déterminée pendant la période, l'organe de réglage recevant une impulsion
de tension continue équivalente à la durée de service mini de la source calorifique pendant la période et envoyant un signal à la source calorifique s'il y a, durant la période, réaction du comparateur, signal dont la durée correspond à l'intervalle depuis le début de la période jusqu'à la réaction du comparateur, ou , au moins, à la durée de service mini.