FR2518350A1 - Low voltage heated carpet or curtain using mains - uses multiple thyristors supplying respective resistors with sequential voltage pulses having safe time averaged values - Google Patents

Abstract

Heating resistances are arranged on a thin insulating film constituting the furbishing (carpet, wallpaper etc) to be heated. Each resistance is supplied by a thyristor such that the output voltage applied to the resistances contains only half waves of one polarity spaced at given numbers of cycles. The intention is to provide a low time averaged voltage valve. The gates of the thyristors are electronically controlled such that successive triggering pulses are applied to each one in sequence, such that only one thyristor is ever conducting. The controller consists of a mains rectifying diode in series with a voltage resistor charging a capacitor to a value determined by a zener diode. The latter supplies two integrated circuits comprising a BCD decoder and a divider. The gates are connected to the BCD decoder output optionally via an amplifier.

Description

DE SCRIPT ION
La présente invention concerne un mode d'alimentation électrique de sécurité destiné aux appareils domestiques et plus particulièrement, les tapisseries, rideaux, moquettes ou autres papiers peints chauffants, qui ont en commun le caractère d'être, par nature, quasiment impossibles à blinder ou a' isoler convenablement. Il en résulte un sérieux risque d'électrocution de l'utilisateur lors d'un contact accidentel avec l'élément actif ( généralement une résistance chauffante de l'appareil.FROM SCRIPT ION
The present invention relates to a safety electrical supply mode intended for household appliances and more particularly, tapestries, curtains, carpets or other heated wallpapers, which have in common the character of being, by their nature, almost impossible to shield or to be properly insulated. This results in a serious risk of electric shock to the user during accidental contact with the active element (generally a heating resistance of the device.

Dans les dispositifs de sécurité connus de ce genre, un transformateur est généralement employé pour abaisser la tension ( 110 ou 220 V ) du réseau de distribution. Ces transformateurs sont malheureusement très chers et très encombrants dès que la puissance consommée est élevée t de plus ils nécessitent une ligne de distribution de très forte section qui est elle même très cher ( grande consommation de cuivre ).  In known safety devices of this kind, a transformer is generally used to lower the voltage (110 or 220 V) of the distribution network. These transformers are unfortunately very expensive and very bulky as soon as the power consumed is high t moreover they require a distribution line of very large section which is itself very expensive (large consumption of copper).

Le dispositif suivant l'invention évite ces inconvénients, car il permet d'obtenir une sécurite absolue sans gréver le coût de l'appareil. De surcrott le commutateur électronique utilisé dans l'invention peut servir a' la fois de régulateur et de délesteur sans que le coût de l'appareil augmente sensiblement. The device according to the invention avoids these drawbacks, because it makes it possible to obtain absolute security without increasing the cost of the device. In addition, the electronic switch used in the invention can serve as both regulator and load shedder without the cost of the device increasing significantly.

Le principe de l'invention consiste essentiel- lement à appliquer la tension du secteur ( 220 V généralement ), non pas de façon permanente comme il est habituel mais sous forme d'une succession d'impulsions ( qui peuvent par exemple etre des arches de sinusoïdes ) assez espacées dans le temps, pour que tout contact accidentel de l'utilisateur avec la partie active du récepteur qui est dans de nombreux cas difficile à protéger de façon absolue, n'entraine qu'un effet mineur sur l'organisme qui n'est en fait sensible qu'à la valeur moyenne de la tension.  The principle of the invention essentially consists in applying the mains voltage (generally 220 V), not permanently as usual, but in the form of a succession of pulses (which can for example be arches of sinusoids) sufficiently spaced in time, so that any accidental contact of the user with the active part of the receptor which is in many cases difficult to protect in an absolute way, has only a minor effect on the organism is in fact sensitive only to the average value of the voltage.

Ainsi, en espaçant suffisamment les impul- sions on abaisse la valeur moyenne de la tension, ce qui réduit à zéro le risque d'électrocution. Thus, by spacing the pulses sufficiently, the average value of the voltage is lowered, which reduces the risk of electric shock to zero.

L'invention sera de toute façon mieux comprise à partir d'une réalisation préférée de 15inventeur donnée ici à titre indicatif et nullement limitatif. The invention will in any case be better understood from a preferred embodiment of the inventor given here for information and in no way limitative.

Comme il peut être vu sur la figure 1, une série de résistances métalliques, Rî, R2, R3... Rn sont disposées sur un film mince isolant de façon à constituer un papier ou une tapisserie qui pourra par exemple entre collée sur les murs d'une maison en vue d'obtenir un chauffage électrique de grande qualité ( surface importante donc rayonnement à basse température ). Chaque résistance est alimentée par un
Thyristor TI, T2, T3 .. qh de telle sorte que la tension aux bornes d' une résistance donnée a la forme schématisée sur la figure 2 ( Courbe b ). On constate aisément que la valeur moyenne de la tension est faible.As can be seen in Figure 1, a series of metal resistors, Rî, R2, R3 ... Rn are arranged on a thin insulating film so as to constitute a paper or a tapestry which can for example between glued on the walls of a house in order to obtain high quality electric heating (large surface area therefore radiation at low temperature). Each resistor is powered by a
Thyristor TI, T2, T3 .. qh so that the voltage across a given resistor has the form shown diagrammatically in Figure 2 (Curve b). It is easy to see that the average value of the voltage is low.

En fait, pour couvrir avec les résistances, de très grandes surfaces on pourra être amené à mettre plusieurs résistances en parallèles. On disposera alors de n groupes de résistance, ce qui ne change rien aux principes que nous allons évoquer. In fact, to cover with the resistors, very large areas we may have to put several resistors in parallel. We will then have n resistance groups, which does not change the principles we will discuss.

Les indices pairs seront somme le montre la figure, alimentés par les arches positives de la sinusolde du secteur tandis que les indices impairs sont relatifs aux arches négatives. The even indices will be summed up as shown in the figure, fed by the positive arches of the sinusolde of the sector while the odd indices relate to the negative arches.

Le dispositif électronique de la figure 3 assure l'alimentation séquentielle des gachettes G1, G2 G3r,ooo Gn du Thyristor, de telle sorte que T1 est conducteur pendant la première demi-période, puis c'est au tour de T2 pendant la seconde, T3 pendant la troisième etc... Il n'y a ainsi, à chaque instant, qu'un seul Thyristor à l'état conducteur. The electronic device of FIG. 3 ensures the sequential supply of the triggers G1, G2 G3r, ooo Gn of the Thyristor, so that T1 is conductive during the first half period, then it is the turn of T2 during the second, T3 during the third etc ... There is thus, at each instant, only one Thyristor in the conducting state.

De cette façon, chaque résistance n' est alimentée que sous forme d'impulsions séparées par des intervalles
n - 1 de ( ) périodes et qui peuvent donc être rendus aussi
2 long que souhaité. Il en résulte que la tension moyenne V. telle qu'elle serait perçue par un homme lors d'un contact accidentel avec la résistance vaut:
- 1
V = Vo IT Vo = tension du secteur
Si comme dans 11 exemple de la figure 3, n vaut 8, la tension apparente V d'un secteur à 220 V est ramenée à 27 ; valeur sans danger pour l'organisme humain.In this way, each resistor is only supplied in the form of pulses separated by intervals
n - 1 of () periods and which can therefore also be returned
2 as long as desired. It follows that the average voltage V. as it would be perceived by a man during an accidental contact with the resistance is worth:
- 1
V = Vo IT Vo = mains voltage
If, as in the example in FIG. 3, n is 8, the apparent voltage V of a sector at 220 V is reduced to 27; safe value for the human body.

Le fonctionnement du Séquenceur de la figure 3 est facile à comprendre : la diode D1 redresse le sec- teur grâce à la résistance chutrice R1 . Elle charge le oon- densateur C à une tension régulée par la diode zener Dz. The operation of the Sequencer in Figure 3 is easy to understand: the diode D1 straightens the sector thanks to the drop resistor R1. It charges the capacitor C at a voltage regulated by the zener diode Dz.

Celui-ci alimente les deux circuits intégrés Cil et Ci2 . La diode D2 écrête le secteur et applique aux bornes de R2 des impulsions rectangulaires. Celle-ci attaquent simultanément le premier étage de Ci2 et un diviseur à double bascule Ci dont les sorties sont connectées aux entrées de Ci2 . La dernière étant maintenue au potentiel de la masse.This supplies the two integrated circuits Cil and Ci2. Diode D2 clips the sector and applies rectangular pulses across R2. These simultaneously attack the first stage of Ci2 and a double rocker divider Ci whose outputs are connected to the inputs of Ci2. The latter being maintained at ground potential.

- Le circuit intégré Ci2 est décodeur BCD décimal dont l'usa- ge est très répandu, par exemple pour les tubes d'affichage.- The integrated circuit Ci2 is a decimal BCD decoder whose use is very widespread, for example for display tubes.

Les sorties G1, G2, G ... Gn sônt utilisées soit directement soit par l'intermédiaire d'un amplificateur, pour commander les gachettes des thyristors. The outputs G1, G2, G ... Gn are used either directly or through an amplifier, to control the triggers of the thyristors.

Suivant un deuxième mode préféré de réalisation de l'invention les sorties du circuit intégré Cil sont inhibées soit par une boucle classique de régulation thermique, soit par un ordre extérieur provenant d'un circuit spécial qui mesure l'intensité totale consommée au compteur et arrête les appareils de chauffage suivant un ordre de priorité de façon à réaliser un " délestage ", soit par une combinaison de ces deux fonctions. According to a second preferred embodiment of the invention, the outputs of the integrated circuit Cil are inhibited either by a conventional thermal regulation loop, or by an external command from a special circuit which measures the total current consumed at the meter and stops heaters in order of priority so as to achieve "load shedding", ie by a combination of these two functions.

L'invention peut-être utilisée dans tous les cas où les éléments actifs d'un récepteur d'énergie sont mal protégés d'un contact accidentel de l'opérateur. On peut citer principalement le domaine de l'électro-mênager avec les tapisseries chauffantes, les couvertures chauffantes, les rideaux chauffants, les moquettes chauffantes etc...  The invention can be used in all cases where the active elements of an energy receiver are poorly protected from accidental operator contact. We can mainly cite the field of household electrical appliances with heated tapestries, electric blankets, heated curtains, heated carpets, etc.

Claims (4)

REVENDICATIONS 10) Dispositif dJalimentation électrique de sécurité d'appareils domestiques et plus parti clftiérement de films, tapisseries, moquettes ou rideaux chauffants qui ont en commun le caractère d'être difficiles à isoler (ce qui pose le problème de leur sécurité d'emploi) caractérisé en ce qu'ils comportent un système dralimentation électronique impulsionnel par thyristor ou transistor T1 , T2 10) Device for supplying electrical security to domestic appliances and more particularly to films, tapestries, carpets or heated curtains which have in common the character of being difficult to insulate (which poses the problem of their security of use) characterized in that they comprise a pulsed electronic supply system by thyristor or transistor T1, T2 T3 ... Tn alimentant respectivement les résistances T3 ... Tn respectively supplying the resistors R1 , R2 , R3 ...R t dont chaque commutateur Ti est attaqué sur son entrée Gi par un générateur d'imp.ulsion(tel que celui donné en figure 3)dont la caractéristique essentielle consiste à délivrer des impulsions ou des arches de sinusolde assez espacées dans le tempsÇcomme schématisé sur la figure 21de telle sorte que la valeur moyenne de la tension, telle qu'elle serait perçue par l'utilisateur lors d'un contact accidentel avec l'une quelconque des résistances, soit rendue suffisamment faible pour n'entralner qu'un effet mineur sur l'organisme.R1, R2, R3 ... R t of which each switch Ti is attacked on its input Gi by a pulse generator (such as that given in FIG. 3) whose essential characteristic consists in delivering pulses or arches of sine spaced far enough apart in time as shown in Figure 21 so that the average value of the voltage, as it would be perceived by the user during accidental contact with any one of the resistors, is made sufficiently low to only have a minor effect on the body. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les dits éléments actifs sont des résistances destinées à produire de la chaleur par effet joule.20) Device according to claim 1, characterized in that said active elements are resistors intended to produce heat by Joule effect. 30) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les résistances sont des couches métalliques minces déposées sur un support plastique.30) Device according to claim 2, characterized in that the resistors are thin metallic layers deposited on a plastic support. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de commutation est utilisé soit pour obtenir une régulation thermique soit pour effectuer un délestage du réseau en cas de consommation excessive, soit enfin pour effectuer simultanément ces deux opérations. 40) Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the switching device is used either to obtain thermal regulation or to carry out load shedding of the network in the event of excessive consumption, or finally to simultaneously perform these two operations.