FR2535484A1 - Dispositif de commande de chauffage a temperature variable pour un appareil therapeutique a inhalation - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE COMMANDE DE CHAUFFAGE A TEMPERATURE VARIABLE POUR UN APPAREIL THERAPEUTIQUE A INHALATION. LE DISPOSITIF COMPORTE ESSENTIELLEMENT UN CAPTEUR DE TEMPERATURE 20 QUI DETECTE LA TEMPERATURE DU GAZ, UNE SONDE DE TEMPERATURE 36 QUI DETECTE LA TEMPERATURE DE L'ELEMENT DE CHAUFFAGE 36 ET UN DISPOSITIF DE COMMANDE 22 QUI DETERMINE DES LIMITES SUPERIEURE ET INFERIEURE DES TEMPERATURES POUR DEFINIR UNE PLAGE DES TEMPERATURES PERMISES. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A UN APPAREIL THERAPEUTIQUE NEBULISEUR ET HUMIDIFICATEUR.
Description
i La présente invention concerne un dispositif de commande destiné à
réguler le chauffage de l'eau utilisée pour humidifier de l'oxygène administré par un appareil
thérapeutique à inhalation.
L'application de chaleur à de l'oxygène humidifié par un appareil thérapeutique à inhalation est généralement bien connue, comme le décrit par exemple le brevet des JU Lats-Uns d'Amérique n' 3 903 883 Le dispositif de commande de chauffage de cet appareil comporte une sonde de température montée dans le tube à inhalation par lequel passe l'oxygène humidifié, pour détecter la température en un point voisin de l'arrivée, au malade, un peu en aval de la position de l'élément chauffant Le signal de
mesure de température de la sonde est appliqué au dispo-
sitif de commande de chauffage dans le but de réguler la chaleur appliquée pour que la température de l'oxygène humidifié à son arrivée au malade soit maintenue constante à un niveau réglé manuellement En outre, selon ce brevet, un second capteur de température est monté sur le bloc de chauffage de manière à contrôler sa température et
d'éviter sa surchauffe par le dispositif de commande.
En raison de la distance entre l'élément chauffant et la sonde de température voisine du malade, de la circulation de l'agent chauffé et de l'inertie thermique qui intervient, un problème de stabilité de température se pose pour un appareil thérapeutique à inhalation du type ci-dessus, dans la plage des températures choisies et des variations des conditions de débit prévues En particulier, le dispositif de commande de chauffage fonctionnait jusqu'à présent en régulant le chauffage de manière à atteindre une température voulue, mais dépassait souvent cette dernière, ce dont il résultait une oscillation ou une instabilité
excessive de la température L'importance de cette insta-
bilité de température pouvait bien entendu varier en fonction des variations des conditions de débit de l'oxygène humidifié Un but important de l'invention est donc de proposer un dispositif perfectionné de commande de chauffage pour un appareil thérapeutique à inhalation dans lequel
l'instabilité de température et le dépassement de tempéra-
tures sont réduits au minimum malgré des variations de
conditions de débit prévues.
Un autre but de l'invention associé avec le précédent est de proposer un dispositif perfectionné de commande de chauffage par lequel plusieurs conditions d'alarme peuvent être détectées et l'élément chauffant peut être arrêté automatiquement pour éviter d'endommager
l'appareil et de perturber le malade.
L'invention s'est avérée particulièrement efficace dans son utilisation avec un dispositif tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n'
4.110 419 Ce brevet décrit un humidificateur en cartouche.
La cartouche a une forme générale cylindrique allongée.
Elle comporte un capuchon inférieur et un capuchon supérieur
qui peuvent être tous deux réalisés en matière plastique.
Les deux capuchons sont reliés par un corps cylindrique qui, pour obtenir de bonnes propriétés d'échange de chaleur, est réalisé en un métal, comme de l'aluminium Un élément chauffant électrique est prévu avec un large alésage dans
lequel la cartouche peut être positionnée et maintenue.
A l'intérieur du capuchon inférieur et du corps cylindrique, est disposé un élément actif capillaire cylindrique avec un diamètre suffisant pour être essentiellement en contact avec la paroi intérieure du corps, cet élément actif capillaire étant en bonne position d'échange de chaleur avec l'élément chauffant Bien que la cartouche puisse recevoir une quantité fixe d'eau pour l'humidification, il s'est avéré particulièrement efficace de fournir de l'eau pour la remplir depuis un réservoir d'alimentation qui peut être une bouteille d'eau inversée La bouteille et l'élément chauffant peuvent être assemblés de manière
que l'ensemble de l'unité ainsi réalisée puisse être -
montée de façon appropriée Le fond de la cartouche et la bouteille contenant une réserve d'eau communiquent pour les fluides par des orifices appropriés d'entrée et de sortie et un tube de branchement pour former un siphon inversé qui transmet continuellement de l'eau depuis la bouteille vers la cartouche lorsqu'elle en est éliminée. L'eau dans la cartouche mouille l'élément actif capillaire en formant ainsi pour l'évaporation de l'eau une plus grande surface que cela serait possible si cet élément n'était pas présent Le capuchon supérieur est prévu avec un tube situé concentriquement sur lequel est branchée une conduite d'arrivée d'oxygène ou d'air co mprimé Cetube
comporte un prolongement vers le bas qui pénètré concen-
triquement dans le corps précité Le capuchon supérieur comporte un orifice de sortie situé transversalement par rapport à l'axe de la cartouche L'orifice est relié par un tube flexible destiné à délivrer le gaz humidifié à un malade L'orifice de sortie communique avec un espace annulaire autour du tube dirigé vers le bas dans le capuchon supérieur De cette manière, les gaz sont d'abord dirigés vers le bas par ce tube, puis vers le haut, par l'espace
annulaire vers l'orifice de sortie.
D'autres brevets présentant un intérêt pour la mise en oeuvre de l'invention sont les brevets des Etats-Unis d'Amérique no 4 172 105 et 4 195 044 qui-concernent
d'autres modifications.
L'invention concerne donc un dispositif de commande de chauffage à température variable prévu pour un appareil thérapeutique à pulvérisation chauffée-,
comprenant un capteur de température d'agent en circula-
tion dans le tube d'inhalation près du malade et un
capteur de température de surchauffe sur le bloc chauffant.
Les deux capteurs ont pour fonction générale de régler respectivement le chauffage de l'agent en circulation à une valeur sélectionnée manuellement près du malade et
d'éviter une surchauffe à l'endroit de l'élément chauffant.
En outre, le capteur de surchauffe influence-le fonction-
nement de la commande d'échauffement par laquelle la circu-
lation d'eau est établie et interrompue d'une manière
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cyclique quand la température croissante de l'agent en circulation s'approche de la valeur choisie manuellement pendant la période d'échauffement L'arrêt de l'élément chauffant est également effectué en réponse à plusieurs conditions d'alarme détectées par des connexions avec les deux capteurs, comprenant une condition d'alarme de basse température détectée par un -détecteur de basse température quand la température de l'agent en circulation reste au-dessous d'une limite inférieure à la fin de la période d'échauffement pendant laquelle le détecteur de basse température est inhibé à la commande d'un circuit
d'inhibition à la mise au repos manuelle.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront au cours de la description qui
va suivre.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif La figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un appareil auquel l'invention est associée, La figure 2 est un schéma simplifié illustrant le dispositif de commande de chauffage-selon l'invention de l'appareil de la figure 2, et Les figures 3 à 7 sont des schémas illustrant
plus en détail le dispositif de commande.
La figure 1 représente donc schématiquement une installation selon l'invention, comme un appareil thérapeutique à inhalation du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 903 883, comprenant un nébuliseur/humidificateur 10 dans lequel de i'eau est mélangée avec de l'oxygène provenant d'une source appropriée par un tube 12 pour fournir de l'oxygène humidifié à un malade par le tube d'inhalation 14 L'eau est prélevée dans un réservoir 16 par un tube dans un ensemble de bloc chauffant 18 Selon' l'invention, le chauffage de l'eau dans l'ensemble chauffant 18 est commandé par une sonde 20 de détection de température dans le tube 14, à proximité du malade et un capteur de température dans l'ensemble de bloc chauffant 18, conjointement avec un dispositif d'élément chauffant qui peut être constitué par des modules amovibles, comme une carte de commande 22,
une carte d'affichage 24 et une source d'alimentation 26.
Comme le montre la figure 2, la carte d'affichage 24 supporte un convertisseur analogique-numérique 28, un
élément décodeur et d'attaque 30 et un affichage de tempé-
rature 32 à deux chiffres L'ensemble chauffant 18 comporte
un élément chauffant 34 et un capteur de surchauffe 36.
A l'exception de la sonde de température 20, les autres éléments du dispositif de commande de chauffage sont montés
sur la carte de commande.
Toujours en regard de la figure 2, la sonde de température 20, qui détecte la température de l'oxygène
humidifié et chauffé dans le tube 14 juste avant l'appli-
cation au malade, délivre un signal analogique de température VA par un amplificateur tampon 38 à une section de circuit de détection 40, au convertisseur analogique-numérique 28 et à une section d'amplificateur différentiel 42 Le signal
analogique de température est donc numérisé dans le conver-
tisseur 28 pour attaquer l'affichage 32 qui indique visuellement la température de sortie détectée par la sonde 20 Dans l'amplificateur différentiel 42, le niveau du signal analogique de température réduit d'une valeur VT choisiepar un circuit 44 de réglage de température, pour produire un signal d'erreur Vc à une entrée d'un comparateur de tension 46 comprenant une seconde entrée à laquelle est appliquée une tension en dents de scie VR
provenant d'un générateur de tension en dents de scie 48.
Lorsque le signal du niveau d'erreur est égal ou supérieur à celui de la tension en dents de scie, le comparateur de tension délivre une sortie V O de mise en marche de chauffage qui est appliquéeà un circuit 50 d'attaque de l'élément chauffant qui contrôle l'alimentation de l'élément chauffant 34 La température de l'élément chauffant est détectée par
un capteur 36 monté sur le bloc, connecté à un amplifica-
teur tampon 52 par lequel la température de l'élément chauffant est contrôlée au moyen d'un détecteur de surchauffe 54 dans la section de circuit de détection 40 Cette dernière
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comporte également des détecteurs 56 et 58 de haute et basse températures connectés à la sortie de l'amplificateur tampon 38 par une ligne 60 de signal de température qui reçoit une -entrée de température analogique provenant de la sonde 20 Un détecteur 61 de sonde ouverte est également connecté à la ligne 60 pour détecter un circuit ouvert à la sonde 20 Un circuit ouvert au capteur 36 est détecté par un autre détecteur 62 dans la section de circuit de détection connectée directement à la sortie du capteur 36 Les sorties des détecteurs 61, 56, 58 et 62 sont connectées par une ligne commune 64 de signal d'alarme, par un circuit d'alarme 66, à une alarme visuelle et auditive 68 afin d'alerter l'opérateur de quatre conditions différentes d'alarme consistant en un circuit ouvert aux capteurs 20 et 36 et un fonctionnement désirable de l'élément chauffant indiqué par la mesure de température
à la sonde 20, au-dessus d'une limite supérieure ou au-
dessous d'une limite inférieure Les sorties d'alarme des détecteurs 61, 56 et 58 sont également appliquées à une ligne commune 70 de signaux d'inhibition à laquelle est également connectée la sortie du détecteur de surchauffe 54 Au moyen d'une commande 72 d'inhibition d'élément chauffant connectée à la ligne 70, un circuit de signal d'inhibition ou de dérivation de signal est établi sur la ligne 74 pour interrompre l'attaque de l'élément chauffant 34 en supprimant l'entrée du signal d'erreur au comparateur 46 Ainsi, dans des conditions de circuit ouvert ou de température excessive à la sonde 20 ou dans des conditions de surchauffe de l'élément chauffant 34, ce dernier est déconnecté En même temps, un indicateur 76 de fonctionnement d'élément chauffant est inhibé par la commande 72, l'indicateur 76 étant connecté en série entre la sortie du comparateur 46 et le circuit d'attaque de chauffage 50 par des lignes 78 et 79 pour indiquer par ailleurs le
fonctionnement de l'élément chauffant.
Selon l'invention, un dispositif de commande d'échauffement 80 est prévu pour produire un signal cyclique de marche-arrêt appliqué à la ligne 70 de signal d'inhibition, par lequel la coupure de l'élément chauffant est effectuée de la manière mentionnée ci-dessus en réponse-à des conditions d'alarme détectées par les détecteurs 61, 58, 56 et 54 Le signal de marche-arrêt
d'élément chauffant est produit en fonction de la tempéra-
ture de ce dernier et de la température de sortie voulue choisie par le circuit 44 de réglage dé température Ainsi, le dispositif de commande d'échauffement 80 reçoit un signal d'entrée de température sur la ligne 82 provenant du capteur 36 par l'amplificateur tampon 52 et une tension de réglage de température sur la ligne 84 aboutissant également à l'amplificateur différentiel 42 L'élément chauffant est ainsi attaqué dans un mode intermittent cyclique pendant la période d'échauffement pour éviter un dépassement de la température réglée voulue à laquelle l'oxygène humidifié est élevé à la commande du signal de température sur la ligne 60 et de la tension de réglage de température sur la ligne 84 par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel 42, du comparateur de tension
46 et du circuit d'attaque d'élément chauffant 50.
Un circuit d 6 inhibition 86 à basse température est prévu comme le montre la figure 2 pour établir un cycle
de temporisation d'inhibition pendant la période d'échauffe-
ment, inhibant le détecteur de basse température 58 par la ligne 88 Pendant ce cycle dé temporisation, le détecteur de haute température 56 est autorisé par la ligne 90 de signal de mise au repos Le détecteur 58 est
autorisé à la fin du cycle de temporisation d'inhibition.
Si la température croissante contrôlée par la sonde 20 est encore inférieure au seuil limite inférieur du détecteur
58, un signal d'alarme de basse température est produit.
Le circuit d'inhibition 86 peut être ramené au repos à tout moment par une commande manuelle 94 pour déclencher un autre cycle de temporisation d'inhibition La commande 94 peut-également être actionnée pour autoriser le détecteur 58 de basse température pendant un cycle de temporisation d'inhibition. La figure 3 représente plus en détail le circuit du module 24 de carte d'affichage, en association avec la sonde de température 20 Une thermistance à la masse constituant la sonde 20 de détection de température dans le tube 14 d'oxygène humidifié et chauffé est connectée à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur tampon 38 comme le montre la figure 3 L'amplificateur comporte un circuit de réaction à son entrée inverseuse, provenant de sa sortie, à laquelle est connectée la ligne 60 de signal de température La ligne 60 applique une tension analogique à un circuit diviseur de tension formé par les résistances et 102 de réduction de tension connectées en série à la masse Egalement, des résistances en série 96 et 98 sont connectées entre la masse et la sortie à + 12 V de la source d'alimentation Les jonctions 104 et 106 entre chacune des paires de résistancessont connectées à des lignes de tension d'entrée 108 et 110, entre lesquelles est
connecté un condensateur 112 pour fournir un signal ana-
logique d'entrée au convertisseur analogique-numérique 28.
L'entrée analogique est ainsi convertie en une sortie numérique codée transmise par quatre lignes omnibus de
données 114 au décodeur et circuit d'attaque 30 qui com-
mande l'affichage; 32 à deux chiffres Ainsi, l'affichage 32 indique continuellement la température de sortie en degrés centigrades L'affiche 32 est alimenté par la
sortie à + 5 V de la source d'alimentation par l'intermé-
diaire de 2 transistors 116 et 118 débloqués en synchronisme
avec le convertisseur par les lignes 120 et 122.
Comme le montre la figure 4, le signal analo-
gique de température VA sur la ligne 60 est-également appliqué par une résistance 124 à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur différentiel 42 comprenant une entrée inverseuse par laquelle le réglage de température peut être effectué par l'opérateur pour différentes conditions
de débit, au moyen du circuit de réglage de température 44.
Une résistance 126 relie la sortie de l'amplificateur 128 du circuit de réglage de température à l'entrée inverseuse
de l'amplificateur différentiel 42 La sortie de l'amplifi-
cateur 128 est proportionnelle à son entrée non-inverseuse, par la résistance 130 réglable par l'opérateur, connectée en série avec les résistances 132 et 134 entrela source de + 12 V et la masse Ainsi, un signal de tension VT choisi par l'opérateur est appliqué à l'amplificateur différentiel 42 pour produire une tension d'erreur Vc à
sa sortie connectée à l'entrée inverseuse par une résis-
tance de réaction 136 Le signal de tensiond'erreur Vc est appliqué par une résistance de couplage 138 à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur comparateur de tension 46 dont la sortie est reliée par un condensateur de réaction à l'entrée non-inverseuse L'entrée inverseuse du comparateur 46 reçoit un signal de tension VR en dents de scie provenant d'un générateur 48 par la ligne 142 de signal de tension en dents de scie Le générateur de dent de scie comporte des amplificateurs 144 et 146 dont les entrées non-inverseuses sont couplées respectivement par des résistances 148 et 150 de réduction de tension à la source de + 12 V avec des connexions de réaction vers les entrées inverseuses La sortie de l'amplificateur 144 est appliquée à la base d'un transistor 152 de manière qu'il conduise un signal de courant négatif à un niveau réglé sur la ligne 142 de signal de tension en dents de scie, connectée-à la masse par la résistance 154 Ce signal de courant est également ramené à l'entrée inverseuse de
l'amplificateur 144 La tension de sortie de l'amplifica-
teur 146 est appliquée à la ligne 142 de signal de tension en dent de scie par un condensateur 156 en parallèle avec une résistance 158 quand le transistor 160 est débloqué
par un signal de tension négative appliqué à sa base par-
une résistance 162 connectée à une ligne 164 de détection de
tension nulle.
L'amplificateur différentiel reçoit le signal de réglage de température VT sur la ligne 85 provenant du circuit de réglage de température 44 par la résistance 126 tandis que le signal de sortie V 0 du comparateur 46 est appliqué par la ligne 78 au circuit d'attaque 50 seulement quand l'entrée de tension d'erreur VC est égale ou supérieure à la tension en dent de scie VR Le niveau de tension en dent de scie peut être réglé par la résistance à la masse
168 connectée à l'entrée non inverseuse de l'amplifica-
teur 144 en parallèle avec le condensateur 170 à la masse.
La section 40 de circuit de détection reçoit une entrée provenant de la ligne 60 de signal de température pour
produire différents signaux d'alarme La ligne 74 d'inhi-
bition de signaux est connectée à l'entrée non-inverseuse du comparateur de tension 46 pour dériver le signal d'erreur qui lui est appliqué afin d'interrompre l'élément de
chauffage dans le but mentionné ci-dessus.
Le dispositif de commande d'échauffement 80,
représenté schématiquement sur la figure 5, commande l'ali-
mentation de l'élément chauffant 34 dans le bloc de chauffage 18, dans lequel est monté le capteur à thermistance 36 Un signal de sortie V O du comparateur 46 sur la ligne 78 est appliqué à l'indicateur 76 et ensuite sur la ligne 79 vers la diode électroluminescente 172 du coupleur optique 174 dans le circuit 50 d'attaque d'élément chauffant pour
débloquer le triac 176, 177 par son électrode de grille.
Le triac est connecté en série avec une bobine d'inductance 178 et à l'une des bornes de l'élément chauffant 34 et il est connecté au commutateur d'alimentation 180 auquel est connectée également l'autre borne fusiblée de l'élément chauffant Le commutateur d'alimentation est connecté à une source d'alimentation alternative de 115 V Ainsi, quand le commutateur d'alimentation est fermé, le circuit d'attaque d'élément chauffant alimente ltélément chauffant en réponse à un signal de tension V sur la ligne 178 La source alternative à 115 V est également reliée continuellement à la source d'alimentation 182 à la fermeture du commutateur d'alimentation 180 pour former la source d'alimentation à + 12 V et + 5 V. La température du bloc chauffant 18 est détectée par le capteur 36 du type à thermistance pour appliquer un signal de tension de température à la ligne 184 à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur tampon 52 par lequel un signal de température amplifié est appliqué par la ligne 82 à la section de détection 40 et par la résistance 184 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur 186 dansle dispositif de commande d'échauffement 80 Le signal de réglage de température VT sur la ligne 84 est appliqué par la résistance
188 à l'entrée non-inverséuse de l'amplificateur 186.
Un signal-de sortie de commande de l'amplificateur est
appliqué par la diode 190 à la ligne de commande d'inhibi-
tion 70 Le signal de sortie de commande de l'amplificateur 186 est déterminé par l'entrée provenant du circuit de réglage de température, appliquée à son entrée non-inverseuse et des entrées appliquées par l'amplificateur tampon 52 par la résistance 184 et par un circuit de commande de limite de température 192 connecté par une résistance 194 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 186 Une résistance 196 connecte la sortie de l'amplificateur,186 au circuit de commande 192 comme le montre la figure 5 pour commander par horloge son fonctionnement fournissant une tension de
référence à l'amplificateur 186 pour le cyclage de marche-
arrêt-de l'élément chauffant par la ligne de commande d'inhibition 70 Le circuit de commande 192 élève donc progressivement les limites de température du bloc chaufffant
après un cycle sur deux de marche-arrêt de l'élément chauf-
fant. En ce qui concerne maintenant la section 40 du circuit de détection représenté sur la figure 6, le signal de température-provenant du capteur 20 à la ligne 60 est appliqué en parallèle au détecteur 61 de la sonde ouverte, au détecteur 56 de température élevée et au détec -30 teur 58 de basse température Le détecteur de sonde ouverte comporte un transistor 98 par lequel passe par la diode un signal de courant de température vers une ligne 64 de signal d'alarme Le signal provenant de l'autre capteur 36 dans le bloc chauffant, appliqué à la ligne 184 est amplifié par l'amplificateur 202 de détection de capteur d'ouverture, dont le signal de sortie est également appliqué à la ligne de signal d'alarme 64 par la diode 204 D'autres signaux de sortie sont appliqués à cette ligne 64 de signal
d'alarme par les diodes 206 et 208, provenant des amplifi-
cateurs 210 et 212 des détecteurs 56 et 58 La ligne 60 de signal de température est reliée par la résistance 214 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 210 de détection de haute température tandis que la résistance 216 relie la ligne 60 à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 212
de détection'de basse température Ces deux derniers ampli-
ficateurs comportent des circuits de réaction en série d'une résistance et d'une diode, avec une commande de résistance réglable 218 pour l'amplificateur 210 Les signaux d'alarme de sortie appliqués à la ligne de signaux 64 sont appliqués au circuit d'alarme 66 Des signaux d'inhibition et de mise au repos provenant du circuit 86 d'inhibition et de basse température <par le circuit 94 d'autorisation/mise au repos de la figure 7) sont ramenés respectivement par des diodes 222 et 220 aux entrées inverseuses des amplificateurs de détection 212 et 210 par les lignes 88 et 90 Les signaux de sortie des détecteurs 61 et 56 et de l'amplificateur 223 de détection de surchauffe sont appliqués en parallèle par des diodes 224, 226 et 228 à la ligne commune 70 de commande d'inhibition connectée à la commande d'inhibition de chauffage 72 et à l'amplificateur de sortie 186 de la
commande d'échauffement 80.
La figure 7 représente le circuit d'alarme 66 auquel sont appliqués les signaux d'alarme par la ligne 64 connectée à la base d'un transistor 230 Lorsqu'il est débloqué par un signal d'alarme, le transistor 230 laisse passer un courant d'excitation vers le dispositif d'alarme
audible 232 et, par la résistance 234, vers un dispositif.
d'alarme visuelle 236 du type à diode électroluminescente formant la section d'alarme 68 Par ailleurs, un indicateur visuel de fonction 76 du type à diode électroluminescente est allumé pour indiquer le fonctionnement de l'élément chauffant A cet effet, un signal V O sur la ligne 78 est appliqué à l'indicateur 76 pour l'exciter à moins -que le signal soit dérivé à la masse par le transistor 238 de la commande d'inhibition 72, maintenu non conducteur par un signal d'autorisation sur la ligne 70 provenant de la section de détection 40, et connectée par une résistance 240 à la base du transistor 238 La ligne 70 de commande d'inhibition est également connectée par une résistance 242 à la base d'un transistor 244 afin de dériver de façon similaire le signal d'erreur de sortie Vc provenant de l'amplificateur différentiel 42 par la ligne 74 Ainsi, les conditions de sonde ouverte et de température extrême
produisent non seulement une alarme mais inhibent le fonc-
tionnement de l'élément chauffant et éteignenet l'indicateur de fonction 76 Lorsqu'elle est déclenchée, l'alarme de
basse température interrompt également l'élément chauffant.
L'autre indicateur de fonction 92 représenté sur la figure 7, est commandé par un transistor 246 connecté en série avec une diode 247 pour indiquer que le détecteur de basse température 58 est inhibé A cet effet, le transistor 246 est débloqué par une polarisation négative appliquée à sa base par une résistance 252 Lorsqu'il est débloqué, le transistor 246 applique un signal positif par la ligne 88 et la diode 222 à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 212 afin d'inhiber le détecteur de basse température 58 Le signal de commande sur la ligne 88 est produit à la commande d'un circuit temporisateur 250 dans
le circuit d'inhibition 86 et la commande manuelle 94.
Quand l'alimentation est branchée initialement, la tension de + 12 V appliquée au circuit temporisateur 250 déclenche un cycle de temporisation d'inhibition à la fin de laquelle un signal de tension positive est appliqué par la résistance 252 à la base du transistor 246 qui est bloqué Si la température de sortie détectée par la thermistance 20 ne s'est pas élevée au-dessus de la limite inférieure à ce moment, cela est détecté et les dispositifs d'alarme 232 et 236 sont déclenchés par le transistor 66 comme déjà mentionné Ce fonctionnement à basse température de la section d'alarme 68 est identifié par la mise sous tension précédente del'indicateur 92 d'inhibition à basse température par le transistor 246 pendant le cycle de temporisation d'inhibition Le courant d'inhibition sur la ligne 88 appliqué au circuit de détection de basse température pendant le cycle de temporisation d'inhibition
peut être interrompu instantanément à volonté en manoeu-
vrant le commutateur 254 du dispositif de commande 94, dans la position d'autorisation à basse température engageant le-contact 256 connecté au circuit de porte 258 et à la diode 248 vers la base du transistor 246 qui est bloqué De cette manière, le circuit 58 de détection de basse température est autorisé avant la fin du cycle de temporisation d'inhibition pour déterminer si la limite
inférieure de température a été prématurément dépassée.
Le cycle de temporisation d'inhibition peut être déclenché à tout-moment après la mise sous tension en plaçant le commutateur 254 sur la position de mise au repos, sur le contact de mise au repos 260 connecté au circuit de porte
258 et à la borne de mise au repos du temporisateur 250.
Cette mise au repos déclenche à nouveau l'indicateur 92
par le transistor 246 pendant la durée du cycle de tempori-
sation.
Quand la température-détectée par la thermistance dépasse la limite supérieure établie dans le circuit 56 de détection de haute température, le signal de sortie appliqué à la ligne de signaux 64 déclenche les dispositifs d'alarme 232 et 236 par le transistor 230 Au même moment,
un signal d'inhibition sur la ligne 70 de commande d'inhi-
bition est appliqué par les résistances 240 et 242 aux bases des transistors 238 et 244 de la figure, 7, provoquant ainsi l'arrêt du chauffage par la ligne 74 et l'extinction de l'indicateur 76 L'entrée inverseuse de l'amplificateur 210 de détection de haute température est connectée par la ligne 90 de signal de mise au repos au contact 260 de mise au repos de sorte que la manoeuvre du commutateur 254 inhibe le circuit 58 de détection de basse température et rétablit l'alimentation de l'élément chauffant si la température de sortie est au-dessous de la limite supérieure
établie par le détecteur 56 de haute température.
Un circuit 264 de coupleur optique connecté à la source d'alimentation 182, comme le montre la figure 5, produit un signal en dent de scie précis appliqué à la ligne de signaux de tension 164 connecté par la résistance 162 à la base du transistor 160 de la figure 4 Un signal de mise au repos est appliqué par le transistor 160 au
générateur de tension en dent de scie 48.
Le capteur de température 20 fonctionne dans le dispositif de commande décrit ci-dessus de manière à apporter
une stabilité de température optimale dans diverses condi-
tions prévues de débit, comprenant un débit ventilé et non ventilé dans une plage de débit utile, comme de 5 à 30
litres par minute Dans un mode de réalisation, la stabi-
lité de température se caractérise par un écart relativement réduit de 20 C de la température de sortie par rapport à la température voulue établie par le circuit 44 de réglage de température après une période initiale d'échauffement sur laquelle est réglé le circuit temporisateur 250, en supposant que le débit d'oxygène humidifié dans le tube 14 se situe dans la plage précitée Si la température détectée par la sonde 20 dépasse une limite supérieure à laquelle le détecteur 56 de haute température est réglé (entre 39,60 C et 40,60 C), une condition d'alarme se présente pour déclencher la section d'alarme 68 et entraîner
l'arrêt de l'élément chauffant 34 jusqu'à ce que la tempé-
rature de sortie soit réduite au-dessous d'un point de déclenchement avec le commutateur 254 placé manuellement sur la position de mise au repos Le détecteur 58 de basse température qui est inhibé pendant le cycle de temporisation d'inhibition du temporisateur 250 est autorisé par le positionnement du commutateur 254 sur le contact 256 de position d'autorisation de basse température Le retard d'inhibition d'alarme est également introduit quand l'alimentation est établie initialement Cette alarme de basse température apporte une protection contre un emballement thermique qui pourrait se produire si le
capteur 20 était dégagé de sa position dans le tube 14.
Des conditions d'alarme sont également indiquées dans le dispositif de commande par le circuit d'ouverture des capteurs 20 et 36 Un circuit ouvert à la sonde 20 est indiqué par une lecture faible ou nulle sur l'affichage 32 Toutes les conditions d'alarme entraînent l'arrêt de l'élément chauffant 34 et l'extinction de l'indicateur 76
de fonctionnement d'élément chauffant.
Une surchauffe de l'élément chauffant 34 au-
dessus de la température voulue est réduite au minimum par la commande d'échauffement 80, selon le réglage du circuit 44 de réglage de température de sorte que l'élément chauffant 34 exécute un cycle d'allumage et d'extinction à l'approche
de température voulue pendant la période d'échauffement.
* 7 2535484
1 7
Claims (15)
1 Dispositif de commande de chauffage, carac-
térisé en ce qu'il comporte un dispositif de chauffage ( 18) destiné à chauffer un gaz en circulation, ledit dispositif de chauffage comprenant un bloc chauffant, un capteur de température ( 20) en aval dudit dispositif de chauffage pour détecter la température dudit gaz en circulation et pour produire un signal de capteur qui lui est associé, une sonde de température ( 36) destinée à détecter la température dudit bloc chauffant et à produire un signal de sonde qui lui est lié, un dispositif de réglage ( 44) destiné à sélectionner une température voulue pour ledit gaz en circulation et produisant un signal de réglage qui lui est lié, un dispositif de commande ( 22) réagissant et interconnecté audit capteur de température, à ladite sonde de température et audit dispositif de réglage pour commander le fonctionnement dudit dispositif de chauffage et un dispositif d'affichage ( 24) destiné à afficher la température dudit gaz en circulation détectée par ledit capteur de température en aval dudit dispositif de chauffage, ledit dispositif de commande définissant une limite de température haute et une limite de température basse de manière à établir une plage de températures permises, ledit dispositif de commande inhibant ledit dispositif de chauffage lorsque ledit signal de capteur indique que la température dudit gaz en circulation se trouve à l'extérieur de ladite plage
de températures permises, ledit dispositif de commande définis-
sant une limite de température de bloc et inhibant ledit -
dispositif de chauffage lorsque ledit signal de sonde indique que la température dudit bloc de chauffage dépasse ladite limite de température de bloc de manière à éviter une condition d'emballement, ledit dispositif de commande contrôlant ledit signal de capteur et ledit signal de réglage et
inhibant ledit dispositif de chauffage d'une manière prédé-.
terminée quand ledit signal de capteur indique que la température dudit gaz en circulation est inférieure à ladite
température voulue.
18 2535484
2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande comporte un amplificateur différentiel ( 42) qui reçoit ledit signal de réglage et ledit signal de capteur et qui produit un signal d'erreur en réponse.
3 Dispositif selon la revendication 2, carac-
térisé en ce-que ledit dispositif de commande comporte en outre un générateur de dent de scie ( 48) qui produit un signal en dent de scie et un comparateur qui reçoit et qui compare ledit signal d'erreur et ledit signal en dent de scie, ledit comparateur produisant un signal de mise en marche de chauffage lorsqu'une relation prédéterminée existe entre ledit signal d'erreur et ledit signal en dent
de scie.
4 Dispositif selon la revendication 3, carac-
térisé en ce que ledit dispositif de commande dérive ledit signal d'erreur de manière à inhiber ledit dispositif de chauffage. Dispositif selon larevendication 1, carac- térisé en ce que ledit dispositif de commande comporte un dispositif d'inhibition-à basse température ( 86) qui interdit toute inhibition dudit dispositif de chauffage sur la base de ladite limite de température inférieure pendant
un cycle de temporisation prédéterminé.
6 Dispositif selon la revendication 5, carac-
térisé en ce que ledit dispositif d'inhibition à basse température comporte un temporisateur qui commande ledit
cycle de temporisation prédéterminé.
7 Dispositif selon la revendication 6, carac-
térisé en ce que ledit dispositif de commande comporte en outre un commutateur manuel ( 254) pour ramener au repos ledit dispositif d'inhibition à basse température et ledit temporisateur afin de déclencher à nouveau ledit cycle de
temporisation prédéterminé.
8 Dispositif selon la revendication 6, carac-
térisé en ce que ledit dispositif de commande comporte en outre un dispositif d'échauffement ( 80) pour autoriser et inhiber par intermittence ledit dispositif de chauffage dans des conditions prédéterminées d'échauffement afin d'éviter pratiquement tout dépassement de ladite température voulue. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif d'échauffement est connecté et réagit à ladite sonde de température ( 20) et
audit dispositif de réglage ( 44).
Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit dispositif d'échauffement ( 80) permet que la température du bloc de chauffage, détectée par ladite sonde de température, augmente pas à pas par une autorisation intermittente dudit dispositif de chauffage quand la température dudit gaz en circulation s'approche
de ladite température voulue.
11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif d'échauffement ( 80) comporte un circuit de commande pour produire un signal de commande qui augmente pas à pas et un amplificateur pour recevoir ledit signal de sonde et ledit signal de commande qui croit pas à pas, et pour produire en réponse un signal
d'autorisation ou d'inhibition.
12 Dispositif selon la-revendication 1, carac-
térisé en ce que ledit dispositif de commande comporte en outre un capteur ( 40) pour contrôler l'état de fonctionnement dudit capteur de température et de ladite sonde de température respectivement. 13 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage ( 18) est agencé pour recevoir en relation de transfert thermique une pièce tubulaire, du type utilisé dans un dispositif d'humidification. 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite pièce tubulaire est reliée à une source de liquide ( 16), cette dernière fournissant de
façon contrôlée ledit liquide à ladite pièce tubulaire.
Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif
d'alarme ( 66,68) réagissant et interconnecté audit dispo-
sitif de commande pour indiquer l'état de fonctionnement
dudit dispositif.
16 Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 1, 5, 9, 15, caractérisé en ce que ledit
dispositif de commande comporte en outre un dispositif
de mise au repos destiné à mettre au repos et à déclencher.
-à nouveau ledit dispositif de commande, ce dernier continuant à inhiber ledit dispositif de chauffage jusqu'à ce que
ledit dispositif de mise au repos soit actionné.
17 Dispositif de chauffage commandé d'un gaz en circulation, caractérisé en ce qu'il comporte une cartouche d'humidification ( 10), un dispositif ( 12) pour faire passer un gaz dans ladite cartouche d'humidification pour produire ledit gaz en circulation, un dispositif de chauffage ( 18) pour chauffer ledit gaz en circulation, ledit dispositif de chauffage comprenant un bloc de
chauffage destiné à recevoir ladite cartouche d'humidifi-
cation, un capteur de température ( 20) en aval dudit dispositif de chauffage et destiné à détecter la température dudit gaz en circulation et à produire un signal de capteur qui lui est lié, une sonde de température ( 36) pour détecter la température dudit bloc de chauffage et produire un signal de sonde qui lui est lié, un dispositif de réglage ( 44)
pour sélectionner une température voulue dudit gaz en circu-
lation et pour produire un signal de réglage qui lui est lié, un dispositif de commande ( 22) réagissant et interconnecté audit capteur de température, à ladite sonde de température
et audit dispositif de réglage pour commander le fonctionne-
ment dudit dispositif de chauffage, un dispositif d'affichage ( 24) pour afficher la température dudit gaz en circulation détectée par ledit capteur de température en aval dudit dispositif de chauffage et un dispositif d'alarme ( 66,68) réagissant et interconnecté audit dispositif de commande pour afficher une série de conditions de fonctionnement dans ledit dispositif, ledit dispositif de commande définissant une limite de haute température et une limite de basse température afin d'établir une plage de températures permises, ledit dispositif de commande inhibant ledit dispositif de chauffage lorsque ledit signal de capteur indique que la température dudit gaz en circulation se situe à l'extérieur de ladite plage de températures permises, ledit dispositif de commande définissant une limite de température de bloc et inhibant ledit dispositif de chauffage lorsque ledit signal de sonde indique que la température dudit bloc de chauffage dépasse ladite limite de température de bloc de manière à éviter une condition d'emballement, ledit dispositif de commande contrôlant ledit signal de capteur et ledit signal de réglage et autorisant ledit dispositif de chauffage d'une manière prédéterminée lorsque ledit signal de capteur indique que la température dudit gaz
en circulation est inférieure à ladite température voulue.
18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit dispositif d'alarme actionne un indicateur ( 92) lorsque la température dudit gaz en circulation se trouve à l'extérieur de ladite plage permise et quand ledit dispositif de chauffage est autorisé par ledit
dispositif de commande.
19 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande comporte
un dispositif ( 86) d'inhibition à basse température pour-
supprimer l'autorisation dudit dispositif de chauffage quand ladite limite de température basse est dépassée pendant un cycle prédéterminé suivant la mise en marche dudit
dispositif.
Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande comporte en outre un dispositif d'échauffement ( 80) qui, dans des conditions prédéterminées, augmente pas à pas la température dudit bloc de chauffage en autorisant pas à pas ledit dispositif de chauffage quand la température dudit gaz en
circulation s'approche de ladite température voulue.
21 Dispositif selon la revendication 17, carac-
térisé en ce que ledit dispositif de commande comporte un dispositif de mise au repos ( 254) pour déclencher à nouveau ledit dispositif, toute inhibition dudit dispositif de chauffage par ledit dispositif de commande étant permanente jusqu'à ce que le fonctionnement ddit dispositif soit
déclenché à nouveau par ledit dispositif de mise au repos.
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