Comment fonctionne un thermostat ?

Ce forum traite des questions concernant la régulation et la programmation des radiateurs électriques comme l'utilisation du fil pilote, les thermostats d'ambiance ou encore les gestionnaires d'énergie.

de Canoé

Bonjour,

Je cherche le schéma électronique d'un thermostat pour comprendre comment il fonctionne et si possible le fabriquer à titre expérimental.
Merci.



23 Oct 2019, 09:02
 

 

 


de Cronos

Ma définition serait la suivante :

Un thermostat est un système de régulation automatique qui vise par une action à maintenir une température au niveau d'une valeur de consigne.

Dans le domaine du chauffage électrique mural, cette action est l'ouverture et la fermeture (ON/OFF) d'un contact électrique qui alimente une résistance chauffante. Les normes de pollution électromagnétique du réseau électriques interdisent des commandes trop rapprochées (environ 1 minute). Pour d'autres appareils de chauffage l'action peut être modulante en amplitude (par exemple pour les vannes de chauffage central ou le brûleur d'une chaudière).


Au début, les thermostats étaient mécaniques : de simples système à 2 lames métalliques ayant un coefficient de dilatation différent, puis vint le temps des thermostats à bulbe et tube capillaire dont ce dernier fait office de sonde de température déportée. La régulation réalisée avec ces thermostats est une régulation Tout ou Rien( ToR). C'est à dire qui agit en ouvrant ou en fermant le contact électrique pour une durée indéterminée jusqu'au nouveau basculement du système. Pour empêcher que la régulation entre en oscillation rapide, la structure mécanique possède une certaine hystérésis parfois ajustable au moyen d'une visse. Pour réduire l'hystérésis une résistance alimentée à la fermeture du bilame et placée à proximité va lui apporter des calories pour le forcer à se refermer plus rapidement.

Aujourd'hui, les thermostats électroniques les ont remplacés avec de nombreux avantages. Ces thermostats sont composés d'un capteur de température électronique (thermistances CTN ou CTP) et d'un circuit électronique qui réalise l'asservissement de température. La logique de fonctionnement Tout ou Rien avec hystérésis est progressivement abonnée au profit d'algorithmes tels que les corrections proportionnelles, intégrales, dérivées ou encore la logique floue... D'où les nouveaux thermostats PID de chauffage électrique qui possèdent les 3 algorithmes P, I et D, et fonctionnent sur une base de temps d'environ 1 minute quand ils sont montés sur des émetteurs muraux.


Action Tout ou rien (ToR)

Régulation tout ou rien (TOR)


Action proportionnelle (P)

Régulation à action proportionnelle

Réduit le dépassement - Meilleure stabilité
Le thermostat électronique observe la différence entre la température mesurée et la consigne. Quand le Delta entre dans la bande proportionnelle, il commence à réduire la puissance. Appliqués au chauffage électrique, cette régulation se réalise par des cycles plus ou moins longs de commandes ON et OFF à l'intérieur de la bande d'action proportionnelle.



23 Oct 2019, 11:21
 

de Cronos

Et cette commande de puissance ON/OFF quand elle est réalisée par un triac est dite par train d'ondes.

régulation par trains d'ondes


principes-regulation-des-radiateurs-electriques-t1651.html


L'intérêt de commuter la charge résistive au passage par zéro est d'éviter les harmoniques et le choc électrique. Une tension alternative de même fréquence que le secteur sert de signal pour la gâchette du triac. Quand le signal est retiré, le triac se désature automatiquement au passage par zéro. Pour l'amorcer, il faut détecter le passage par zéro.

Avantages du triac : Pas de bruit de déclenchement, pas d'usure mécanique.

Avantages de la commande au croisement du zéro : Les résistances chauffantes durent plus longtemps, pas de perturbation du secteur.



23 Oct 2019, 14:52
 

de Canoé

merci pour ces explications détaillées.
je cherche un schéma de thermostats pid qui pourrait fonctionner en ambiance.



23 Oct 2019, 22:26
 

de Cronos

Je vais regarder si je trouve ça. Dans le databook Thomson.

Une nouvelle génération de thermostat à logique dite TPI.
PID avec logique d'auto-apprentissage.
thermostat-ambiance-regulation-tpi-pid-t1969.html



24 Oct 2019, 19:45
 

de Cronos

La détection de phase pour commuter le triac au passage à zéro de la phase..
Des circuits intégrés spécialisés réalisent cette fonction : TEA1024, U217B etc...

Temic U217B.

Détection de phase

Zero Voltage Switch with Adjustable Ramp

Le circuit intégré U217B est un contrôleur de triac au passage à zéro. Il est destiné à contrôler la commutation de charges résistives du secteur. Cette logique à ondes intégrales garantit des cycles de réseau complets pour la commutation de charge.



25 Oct 2019, 11:26
 

de Merik

suite..

Circuits intégrés thermostats.

TDA 1023 Proportionnel
TDA 1024 ToR

ne sont plus vendus.

Les schémas d'application se trouvent dans les doc des fabricants.

UAA2016 est un utilisé pour la régulation de température.
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/UAA2016-D.PDF

Le UAA2016 est conçu pour piloter des triacs avec la technique tension nulle qui permet une régulation de puissance sans RFI (radio frequency interference) sur charge résistive. Fonctionnant directement sur la ligne de courant alternatif, son application principale est la régulation de précision des systèmes de chauffage électrique tels que les panneaux chauffants. Une forme d'onde en dents de scie numérique intégrée permet la proportionnalité de l'action de régulation de la température sur une bande de ± 1°C autour du point de consigne. Pour une économie d'énergie, il y a une fonction de réduction de température programmable, et pour des raisons de sécurité, un capteur à sécurité intégré inhibe les impulsions de sortie lorsque la connexion au capteur est cassée.



29 Oct 2019, 10:56
 







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