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Appareil de diagnostic pour chauffe-eau Arrière-plan de la présente invention
L'invention concerne un appareil de diagnostic pour des chauffe-eau, et plus particulièrement une unité modulaire intégrée propre à être montée avec le chauffe-eau et qui comporte une section de conduite pour surveiller et décrire le fonctionnement normal du chauffe-eau, et une section de défaut de fonctionnement pour détecter le mauvais fonctionnement d'un ou de plusieurs éléments du chauffe-eau, avec une description intégrée des divers paramètres sur un panneau d'affichage descriptif.
Les chauffe-eau industriels peuvent être mis en oeuvre dans différentes conditions de charge et 115 exigent en général une surveillance périodique de leur fonctionnement convenable. Le chauffe-eau peut être constitue par une unité d'emmagasinement séparée, avec une unite de chauffage interne. On donne la préférence aux chauffe-eau empruntant la chaleur au gaz, en raison du chauffage rapide de l' eau pendant un cycle de fonctionnement. Le chauffeeau peut également fournir de l'eau chaude ä la de-
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mande, ou bien il peut Otre accouplé à une ou ä plusieurs unités d'emmagasinement séparées, avec des moyens de pompage pour faire circuler l'eau ä travers un serpentin de chauffage dans l'unite de chauffage et dans l'unité d'emmagasinement.
A la fin d'un cycle
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de chauffage, dans un système de chauffage comportant des réservoirs d'emmagasinement séparés, ou dans un système ä la demande, l'unite de pompage continue à faire circuler l'eau pour établir un équilibre thermique dans le système d'eau chaude, ce que l'on appelle une période " de refroidissement".
Diverses commandes sont normalement prévues dans un système. Les commandes comprennent divers dispositifs d'alimentation, des thermostats pour surveiller et commander le niveau de température de l'eau, des moyens d'allumage pour amorcer le fonctionnement de l'unite de chauffage, une commande de valve de gaz pour un état de chauffage important ou
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pour un état de chauffage faible, ainsi qu'une compour un e mande de la pompe pour le cycle de circulation et le cycle de refroidissement. Pendant la marche du système, il peut se présenter divers défauts de fonctionnement affectant directement le fonctionnement desire ou le fonctionnement essentiel de l'unite.
Typiquement, pour chauffer effectivement l'eau dans le système qui comprend le système d'emmagasinement, un ecoulement d'eau suffisant doit être maintenu. En outre, l'unité de serpentin de chauffage en circulation dans des chauffe-eau du type ä serpentin doit être protégée contre une température excessive. Le brüleur doit être alimenté par un moyen d'alimentation en gaz convenable. Un écroulement réduit du gaz fourni au brûleur conduira ä un fonctionnement inefficace et impropre de l'unite de chauffage. Le brüleur peut comprendre une combustion à étages multiples pour amener différentes quantités de chaleur à l'eau pendant le cycle de chauffage. Ces fonctions et d'autres semblables et des dispositifs de conduite sont actuellement contr1és à 1a main et surveillés par un opérateur.
On a prévu des dispositifs sensibles
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montés sur les Elements, avec une unité de lecture de signal de sortie pour surveiller certains des facteurs et des éléments. Par exemple, un thermostat peut comporter un dispositif d'affichage extérieur, et un débitmètre peut être monté dans le circuit de circulation avec un cadran permettant une lecture du debit. Plus récemment, l'écoulement libre des gaz brûlés provenant de l'unite de chauffage a pris une certaine importance. En outre, si le gaz d'échappe- ment contient un excès d'oxyde de carbone, il en résultera un danger pour les êtres vivants et la surveillance des états du gaz d'échappement peut être souhaitable, sinon essentielle.
Ainsi, des é1éments individuels choisis peuvent fournir un signal de sor- tie a partir duquel on peut déduire d'autres fonctions et/ou d'autres défauts de fonctionnement.
Bien que de tels systèmes aient été développés de façon satisfaisante et soient utilisés dans l'ln- dustrie, la nécessité d'avoir une surveillance par opérateur et un contrôle continu ou périodique des divers systèmes et éléments est relativement coûteuse.
En outre, la surveillance dépend essentiellement de l'operateur et les résultants sont par conséquent en dépendance directe du soin et de l'attention convenables de la part du personnel d'entretien et de conduite. Ceci introduit naturellement une nouvelle source de mauvais fonctionnement ou d'erreurs non détectées, Résumé de la présente invention
La présente invention vise particulièrement un module de diagnostic intégré, faisant partie in-
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tégrante d'une unite de chauffe-eau.
Suivant la pré- sente invention, le module de diagnostic intégré est un système de surveillance électrique comportant une liaison électriquement isolée au système de conduite
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et aux éléments du chauffe-eau, et il comprend une multiplicité de moyens couples aux diverses fonctions et éléments du système de chauffage et les surveillant pour donner une indication descriptive et continue par affichage de l'état du système et du mauvais fonctionnement des éléments surveillés particuliers.
L'information quant à l'état de fonctionnement et l'information quant au défaut de fonctionnement sont affichées sur une unité d'affichage appropriée, associée directement à l'unite de chauffage, pour donner au personnel de conduite et d'entretien une information sur place quant au mauvais fonctionnement des éléments et quant à l'état de fonctionnement de l'appareil chauffant au moment où le défaut
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de fohctionnement s'est produit. L'unite d'affichage comprend des sections séparées pour afficher l'information quant à l'état de fonctionnement et pour afficher l'information quant au défaut de fonctionnement. Ceci fournit un rapport continuel et immédiat sur l'étant de fonctionnement du système, dont peut disposer continuellement le personnel de conduite et d'entretien.
Plus particulièrement, suivant la présente invention, et dans une forme de réalisation préférée, les divers éléments de conduite et de commande sont situes de préférence dans une partie ou dans une région concentrée du réservoir de l'appareil de chauffage, suivant une construction généralement connue.
Les éléments de conduite et de commande sont genera- lement reliés à un secteur d'alimentation en courant alternatif à 115 volts comme distribués de façon classique aux E. U. A., pour alimenter et faire fonctionner le système. Une enceinte exterieure est fi- xée au-dessus de tous les éléments de commande pour isoler et protéger les éléments, sauf pendant les
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periodes d'attention nécessaires et d'entretien. Suivant l'invention, on a prévu un module de diagnostic comprenant un panneau d'affichage ou une unité d'affichage visuel et de description.
Le panneau d'affichage est muni d'un banc d'organes d'affichage du fonctionnement dans la section de conduite, et d'un banc d'organes d'affichage de l'état des éléments constitutifs dans l'autre section ou section se rapportant au mauvais fonctionnement. Les éléments d'affichage sont, de façon classique, des moyens d'affi- chage à lampes ä basse tension, telles que les LEDs, à cristaux, ou d'autres indicateurs semblables. Les éléments d'affichage sont montés sur une plaque de câblage constituant une partie de l'unité d'affichage et sont exposés ä travers un panneau d'affichage se- paré. Le panneau porte des indices appropriés pour former un affichage descriptif du fonctionnement et de l'étant des divers éléments individuels, cruciaux ou importants.
On a prévu une unite de perception électrique isolée et de commande de l'affichage, de préférence sous forme d'une unité ou d'un bloc électronique sépare, avec des entrées de circuits cou- plees ä la sortie électrique des unités de perception ou unités sensibles, les sorties appropriées étant interconnectées par un circuit de logique avec les divers éléments d'affichage visuel, et une entree d'alimentation couplée par une unité d'isolation à abaissement de tension, à la source d'alimentation du secteur, tel qu'un secteur à 115 volts.
Le circuit insolé comprend des moyens d'isolement électriques et des moyens réducteurs de tension pour abaisser la tension de 115 volts du secteur à une basse tension, avec une source d'alimentation en courant alternatif a basse tension convenable pour faire fonctionner le système de surveillance, et une source d'alimentation
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en courant continu à basse tension, convenable pour les unités d'affichage, avec un isolement électrique par rapport à 1a source d'alimentation à tension élevee. L'unité électronique comprend plusieurs disposi-
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tifs sensibles ayant un côté de commande d'entrée à basse tension alternative, couplés au circuit de commande et de conduite pour fournir un signal isolé à basse tension.
La sortie de chaque dispositif sensible est reliée pour actionner les é1éments d'affichage visuel individuels soit directement, soit par l'in- termédiaire d'un circuit de logique combiné avec certains autres éléments constitutifs. Chaque dispositif sensible est couplé au circuit des éléments d'affichage par l'intermédiaire d'un isolant électrique pour séparer encore le module de surveillance du circuit de commande de l'appareil de chauffage, pour assurer que le circuit de commande fonctionne sans être affecté par le circuit du module. Le module de diagnostic isole est par conséquent facilement propre ä fournir un affichage ä distance pour surveiller des appareils de chauffage multiples, pour actionner des circuits avertisseurs, etc.
Le panneau et l'unité électronique intégrée sont montés commodément à l'interieur de l'enveloppe de la commande ou de l'enceinte de l'unite de chauffage. Ainsi, l'unité d'affichage est de preference montée avec un circuit et un panneau de lampes enveloppés, et avec un panneau extérieur général fermant l'enveloppe. Un simple connecteur du type à enfichage relie un bloc électronique sur la plaque de cäblage à divers conducteurs d'amenée d'alimentation ä basse tension et ä divers conducteurs d'amenée pour les signaux.
L'unite d'affichage n'a que des entrees ä basse tension et peut également être montée à proximité de l'appareil chauffant et etre reliée aux
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unités d'alimentation et de commande de l'appareil de chauffage par un câble de connexion à basse tension. L'unite d'affichage est montée avec 1'enceinte du dispositif de commande, qui est pourvue d'une ouverture avant de la paroi, montrant le panneau.
Les unités d'affichage peuvent être couplées par un câble approprié à un panneau d'affichage éloigne et/ou à un système de traitement dans lequel l'état du système et des éléments est affiché de façon continue.
Divers facteurs tels que les cycles de fonctionnement, la durée du foncttonnement et des facteurs analogues d'inspection et de conduite peuvent également être analysés comme résultat de la surveillance du système.
Dans une construction préférée, chaque système et/ou element constitutif surveillé est pourvu d'un élément sensible convenable ayant un commutateur ou un autre dispositif de commande de niveau d'alimentation monté dans le circuit de commande et que l'on peut faire fonctionner pour produire un changement dans le circuit. Le dispositif sensible est couplé à une unité de commutation ä isolateur optique ou opto-isolateur, comprenant une source de lumière montée en série avec le dispositif sensible.
L'opto-isolateur comprend un organe de commutation d'état solide, couple optiquement ä la source de lumière pour donner un signal binaire ou de marche/ arrêt dans le circuit d'affichage à basse tension.
Chaque organe de commutation de l'opto-isolateur est monté en série avec une des unités génératrices de lumière, et des organes de commutation choisis sont montés dans un système d'inter-relation logique au moyen duquel différentes états commandent une ou plusieurs unités de lampes. Dans une construction préférée, chaque commutateur a opto-isolateur est un organe de commutation d'état solide, monté directement
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en série, par une résistance de limitation de courant convenable, avec la lampe correspondante qui est de préférence une LED (diode émettrice de lumière) reliée a une source d'alimentation en courant continu a six volts. Le commutateur est monté en série ou en parallèle avec la lampe, suivant la logique de la commande.
Lorsque le chauffage est demandé, un thermostat actionne une unité de commutation pour exciter l'unité génératrice de lumière pour cet opto-isolateur qui, ensuite, met en activité le commutateur d'état solide pour mettre en court-circuit une lumière d'attente et pour faire fonctionner une lumière "de chauffage''. En même temps que cela, les commutateurs sont mis en action pour faire fonctionner une lumière d'équilibre thermique ou''de comptage'* et pour mettre en action diverses lampes relatives ä l'état du brüleur. Ceci affiche visuellement le passage d'un cycle " d'attente " à un cycle " de chauf- tage" en conséquence de l'excitation des diverses unités de LEDs concernées.
En plus, on a prévu des circuits individuels et des LEDs pour surveiller le débit de l'eau en réponse au fonctionnement de l'unité de pompage. Un branchement de limitation pour le serpentin surveille la température du serpentin et si celle-ci dépasse un niveau choisi, la lumière ou lampe correspondante est allumée. Certains chauffeeau industriels peuvent comprendre des unités de chauffage surabondantes lorsqu'une source d'alimentation en eau plus chaude est essentielle. Des branchements séparés surveillent ces unités surabondantes.
Des circuits de branchement semblables sont prévus pour la surveillance d'une basse pression de gaz et d'un débit de gaz diminué dans chaque brüleur. Un banc de lampes relatives au brüleur surveille et in-
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dique l'état de l'unité pilote du gaz du dispositif d'allumage (veilleuse) et, dans un système de brüleur ä deux etages, d'une entree de brssleur à niveau bas et d'une entrée de brüleur à niveau élevé. En plus, d'autres circuits de branchement peuvent être compris
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pour un état bloqué ou de reduction de l'echappement pour un e des gaz brülds ou pour un état d'excès de CO des gaz brQ1és dans chaque unité.
Une forme de réalisation préférée de la présente invention consiste en un circuit d'affichage interconnect standard ou universel et en un module d'affichage avec divers commutateurs de commande et pour l'alimentation sélective de divers circuits d'affichage par l'intermédiaire d'opto-isolateurs individuels. La plaque de câblage pour l'affichage par LEDs comprend des circuits de branchement pour tous les appareils de chauffage sur une ligne donnée, ainsi qu'un banc de circuits de branchement pour des extensions. La plaque est également formée avec la structure appropriée pour différents éléments constitutifs disponibles dans le commerce. Ainsi, on dispose d' opt-isolateurs pour la réponse pour deux demi-cycles d'une source d'alimentation en courant alternatif.
D'autres opto-isolateurs, cependant, répondent seulement à un demi-cycle. Ces derniers dispositifs sont pourvus d'une diode protectrice ou analogue. Cette modification peut être incorporée à 1a plaque de base. Le module universel est conçu pour servir à une installation de n'importe lequel de divers chauffeeau dans la ligne d'appareils chauffants du fabricant.
Le circuit du module est alors relie aux dispositifs sensibles pour l'appareil chauffant particulier, avec un affichage séparé sur le panneau d'affichage.
La présente invention procure un système et un appareil perfectionnés pour la surveillance d'un
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système de chauffe-eau commercial. Le module d'affichage donne un affichage complet de l'état du fonctionnement d'un appareil de chauffage, ainsi que de l'état des éléments de fonctionnement pendant un défaut de fonctionnement de l'appareil chauffant.
Brève description des dessins
Les dessins joints au présent mémoire illustrent le meilleur mode considéré ä présent par l'inventeur pour mettre l'invention en oeuvre, et qui sera décrit ci-après.
Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en elevation d'un chauffe-eau industriel comprenant un panneau d'affichage descriptif, illustrant une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue fragmentaire du chauffe-eau, avec une partie de l'enceinte de couverture extérieure enlevée, et illustrant certains
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details de construction ; - la figure 2a est une vue en coupe agrandie illustrant la structure et le montage d'un panneau d'affichage ; - la figure 3 est une vue en plan agrandie du panneau d'affichage descriptif montré à la figure 1 ; - la figure 4 est un schema de cäblage d'un circuit de conduite comprenant certains elements de commande pour alimenter le panneau d'affichage des-
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criptif montré ä la figure 3 ;
- la figure 5 est un schéma de circuit du circuit de commande de la surveillance et du circuit de commande pour l'unite de panneau d'affichage, re-
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présentés aux figures 1 à 4.
Description de la forme de réalisation représentée
En se référant plus particulièrement à la figure 1, on y voit montrée la présente invention avec
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un système de chauffage de l'eau typique, comportant un chauffe-eau 1 relie ä une unité d'emmagasinement séparée 2. Une pompe 3 fait circuler de l'eau entre l'appareil de chauffage 1 et l'unité d'emmagasinement 2 pour établir une température commune de l'eau dans le système. L'appareil de chauffage 1 est un dispositif typique et il comprend un ensemble cylindrique orienté verticalement qui comprend un serpentin interieur 4 pour l'eau chaude, ä l'inté- rieur d'une enveloppe exterieure décorative 5.
Une unite de brüleur 6 est située en dessous du serpentin 4 et elle est reliée par un ensemble 7 de commande
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de valve à gaz ä un conduit 8 d'amenée de gaz. Un conduit d'entree 9 fournit de l'eau froide provenant d'un circuit de distribution ou source analogue. L' appareil de chauffage 1 comprend un serpentin de chauffage 4 ä travers lequel passe l'eau froide et l'eau est chauffée par des gaz chauds 22 provenant de l'unité de brüleur 6. Une cheminée 11 centrale pour les gaz d'échappement s'étend vers le haut ä partir du chauffe-eau 1 et se termine dans un raccord de cheminée extérieure 12 suivant la pratique classique.
Une enveloppe de couverture rectangulaire allongée 13 est fixée à un panneau de paroi latérale, monté sur le reservoir de l'appareil chauffant et
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s'entendant sur une partie sensible du chauffe-eau, près de l'ensemble 7 a valve de commande du brüleur à gaz. Diverses commandes 16 sont montées à l'inté- rieur de l'enveloppe 13 et sont reliées aux différents dispositifs de conduite de l'appareil chauffant. L'enveloppe rectangulaire 13 est un élément en forme générale d'U, ayant une bride de bordure 14 pour être montée sur l'enceinte. L'enveloppe est facile à enlever pour faire voir les différents éléments constitutifs. De façon générale, les commandes com-
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prennent divers moyens pour surveiller et commander le fonctionnement du système.
Typiquement, un thermostat ou une autre unité de commande 17 de la température est fixe au serpentin 4 à l'Interieur de l'en- veloppe 13, près de l'extrémité supérieure du serpentin 4. L'unité de thermostat 17 est de façon générale une unité à double dispositif sensible, l'un d'eux étant réglé pour une limite superieure de la température et l'autre pour une limite inferieure,
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pour établir une gamme de températures et pour surpour e veiller la température de l'eau. Des commutateurs de commande convenables sont actionnés par les dispositifs sensibles 17, de même que d'autres dispositifs sensibles décrits dans la forme de réalisation représentée, pour commander l'ensemble a valve 7 pour le brûleur.
Le dispositif sensible 17, ainsi que d' autres dispositifs sensibles, sont des dispositifs connus et on n'a pas montré ni décrit aucune unite particuliere.
Des cadrans 17 et 17a de commande de la température peuvent être prévus pour établir les limites désirées de la température de l'eau. Typiquement, la commande prévoit une gamme de réglage de la température allant de 700C à 82OC. Les limites sont normalement établies en usine pour un certain nombre de degrés au-dessus de la température maximale de l'eau pour empêcher positivement le fonctionnement de l'ap- pareil chauffant avec un état dangereux de haute tem-
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pérature de l'eau.
Un commutateur limite de température élevée, 18, est monte sur le Serpentin pour arrêter le fonctionnement du brüleur si la température du serpentin est excessive. Le commutateur 18, en accord avec la pratique classique, comprend de préférence un bouton de rétablissement à 1a main pour remettre en position
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initiale l'unité de commutateur et ne fonctionne que si la température est tombée en dessous du réglage minimal du système.
Une paire de dispositifs sensibles 20 et 21 sont montrés situés dans l'extrémité de décharge de la cheminée 11 des gaz d'échappement. L'un des dispositifs sensibles, 20, est sensible au debit et il surveille l'écoulement des gaz d'échappement 28 lorsque le brüleur fonctionne. Une chute du débit des gaz d'échappement en dessous d'un niveau predéter- miné indique qu'il y a une restriction à l'écoulement des gaz brûles. Ceci pourrait créer un état inefficace sinon dangereux. Le second dispositif sensible est sensible au monoxyde de carbone (CO) et il est monte dans l'extrémité supérieure de la cheminde 11 pour surveiller la teneur en gaz d'échappement et en particulier le niveau du monoxyde de carbone dans les gaz d'echappement 22.
Le monoxyde de carbone en excès pourrait créer un état dangereux pour les etres humains et pour d'autres êtres vivants. Le niveau de CO est par conséquent surveille.
Un dispositif 23 sensible ä la pression du gaz est attaché à une prise de pression sur la valve à gaz principale 24 de l'ensemble 7 dans le conduit 8 pour le gaz, et il établit un signal de sortie affiché si la pression tombe en dessous d'un niveau minimal acceptable.
Un dispositif 25 sensible au débit du gaz est couplé au côté de sortie de l'ensemble à valve 7 pour assurer une pression minimale du gaz au brüleur 6 lorsque l'appareil de chauffage est dans un cycle de chauffage. Le mauvais fonctionnement peut Atre dû à une valve défectueuse ou bloquée, à un dispositif d' actionnement fonctionnant mal ou à une fermeture erronée d'une valve principale 24 pour le gaz, actionnée à la main.
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Un dispositif 28 sensible au débit de l'eau est couplé à 1a conduite de sortie 27 de l'appareil chauffant 1 et établit un signal de sortie si le debit de l'eau tombe en dessous d'un niveau choisi.
Ce sont là des fonctions et des éléments typiques qui peuvent être surveilles dans la forme de réalisation représentée,
Les diverses valves de commande et circuits de commande pour conduire le chauffe-eau sont commandés à partir d'un circuit de conduite à basse tension. Dans la présente invention, le circuit de conduite comprend plusieurs dispositifs de commutation et de commande couplés aux divers appareils sensibles et actionnés par eux pour surveiller l'etat fonctionnel et les conditions de fonctionnement du chauffe-eau et également pour surveiller plusieurs éléments constitutifs critiques.
Les signaux de surveillance sont imposés à un circuit de commande d' affichage d'une unite 35 d'affichage descriptif, montee ä l'intérieur de l'enveloppe 13 pour procurer un signal de sortie descriptif du fonctionnement normal, ainsi que du mauvais fonctionnement dans un élément critique. Ce signal de sortie descriptif est presente par deux séries séparées de lampes 36 dans un panneau d'affichage 37. L'unité d'affichage 35 est logée à l'intérieur de l'enceinte de commande 13, le panneau 37 étant exposé à travers une ouverture extérieure pour permettre une revision visuelle de l'information concernant l'etat de l'appareil chauffant 1. De façon generale, l'unite 35 comprend une plaque de cäblage électronique séparée 38, montée derrière le panneau 37.
Un connecteur ä enfichage 39 relie la plaque 40 à un cable 41 d'alimentation et de signalisation pour 1'excitation sélective des lampes d'affichage 36 à basse tension. Le cäble d'
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alimentation à basse tension et de signalisation fournit de l'energie a l'unite d'affichage 35 et réalise la connexion du circuit d'affichage avec différents dispositifs sensibles dans le système pour établir des signaux d'entrée correspondants pour le circuit de commande d'affichage. De façon generale, le panneau d'affichage 37 comprend une section 42 de conduite du système dans laquelle des lampes d'affichage 36 décrivent l'état de fonctionnement de l'appareil chauffant, comprenant un mode d'attente, un mode de chauffage et un mode de refroidissement.
Le panneau 37 comprend aussi une section 43 pour le mauvais fonctionnement, comprenant une série séparée de lampes 36 pour décrire un mauvais fonctionnement des éléments ou des fonctions critiques choisis.
En se référant particu1ièrement ä la figure 2a, on voit que l'unité d'affichage 35 qui est représentée comme comprenant une enveloppe 44 rectangulaire peu profonde, en forme d'assiette, une console 45 en forme generale d'U, a sa partie de base fixée à la paroi de base ou à la paroi arrière de l'enveloppe. Les branches de la console en forme d'U sont en forme d'L avec des brides de montage s'appuyant sur l'appareil chauffant et fixées de manière amovible à l'appareil chauffant pour soutenir l'en- ve1oppe, espacées vers l'intérieur ä partir de la paroi extérieure de l'enveloppe ou couverture 13. La plaque 40 des circuits des lampes s'adapte à llintérieur d'une lèvre en retrait ou décalée de l'enveloppe 44, les lampes 36 s'avançant à partir de la face extérieure.
Le panneau de couverture 37 est fixé au-dessus de la plaque 40 par des vis de coin 46 reliant le panneau et la plaque de câblage à l'enveloppe 44. L'enceinte extérieure a une ouverture
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alignée avec le panneau, avec un élément de fermeture de bord 47 fixe autour du bord de l'ouverture de l'enveloppe et faisant saillie vers l'intérieur en venant en contact avec le panneau 37 pour donner une vue claire du panneau légèrement en retrait.
Un ensemble de commande tel qu'une unité de transformateur principal, une unité de commande de "refroi- dissement'', etc., est monté à l'avant de l'enceinte 5.Des cAbles à basse tension 49 appropries sont relies au cable 41 pour l'interconnexton avec le connecteur
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39 à enfichage et ainsi à 1a plaque de cäblage élec- tronique 40 de l'unité d'affichage 35. Les connexions des circuits sont décrites par les schémas de circuits montrés aux figures 4 et 5. Le montage d'une unité d'affichage 35 comme partie intégrante de l'appareil de chauffage fournit un affichage descriptif efficace et très commode pour le personnel de conduite et d'entretien.
Si, pour une raison quelconque, le montage intégré à l'interieur de l'ensemble de l'appareil chauffant est considéré comme indésirable à cause des conditions de température ou conditions analogues, l'unité d'affichage peut etre facilement montée dans une région immédiatement voisine, avec le cabale de connexion approprie, à basse tension, 41, allant à l'unité d'affichage.
Le circuit de conduite de l'appareil chauffant est de façon générale un circuit normal connu et il est décrit brièvement pour établir l'arrière-plan et
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former la base de l'interconnexion des divers reports quant ä l'état et aux fonctions a afficher, comme assuré de façon générale par l'unite d'affichage descriptif 35 et par l'affichage descriptif du panneau 37.
En se reportant aux dessins et en particulier à la figure 4, on voit que le circuit de conduite est une commande typique d'un appareil chauffant et
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11 est représenté comme relié à un secteur d'alimen- tation classique 50 ä 115 volts, en série avec un commutateur 51 bipolaire pour établir et couper la connexion a la source d'alimentation du secteur. Les lignes 50 du secteur sont reliées directement à un relais de transformateur de commande 52 et à une unité de commande d'équilibre thermique ou "de re- froidissement''53. L'unité 53 est montée sur le panneau de commande à l'avant de l'appareil chauffant à l'intérieur de l'enceinte 13, comme montré à la figure 2. Un commutateur de demande de chaleur, à termostat, 55, est relie comme entrée de commande au relais ä transformateur 52.
Le thermostat peut être place dans l'unite d'emmagasinement ou en quel- que autre endroit utile pour faire fonctionner le commutateur 55. Lorsque le commutateur ä thermostat
55 se ferme, le relais ä transformateur 52 est exci- té et fournit l'énergie a l'unite d'équilibre ther- mique ou "de refroidissement" 53 et à un trans- formateur 56 de conduite de la commande. La sortie de l'unite 53 pour l'équilibre thermique fournit de l'energie ä la pompe 3 pour faire commencer la circu-
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lation de l'eau en même temps qu'11 y a demande de chaleur.
La pompe 3 est mise en action juste avant l'allumage du brüleur 6, pour faire circuler l'eau pour son chauffage. L'unité d'équilibre thermique 53 comprend une liaison par la connexion 57 d'alimentation directe pour maintenir la pompe 3 en fonctionnement après que le commutateur à thermostat 55 se soit ouvert et pour qu'une nouvelle demande de chauffage soit éliminée en vue d'établir et de maintenir le cycle de refroidissement. Les unités 52 et 53 peuvent être de toute construction connue ou désirée et, puisque ces systbmes et dispositifs sont bien connus,
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on n'en fera pas ici un autre exposé spécifique, sauf à dire que le circuit est relié pour former
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une entrée au circuit de surveillance, comme décrit ci-après.
Une fois que la pompe 5 commence à faire circuler l'eau, un interrupteur 56 pour le debit est forme. Le commutateur 58 pour le débit est monté entre la sortie du relais 52 à transformateur et du transformateur 56 d'abaissement de la tension alternative. Après fermeture du commutateur 58, l'energie est fournie au circuit 60 de commande et de conduite du brüleur pour allumer le brüleur de chauffage 6.
Le transformateur abaisseur de tension 56 transforme la source d'alimentation à 115 volts en une source de courant alternatif à tension de 24 volts, convenant pour faire fonctionner les différentes commandes et les valves ä solenoldes du circuit de commande de l'appareil de chauffage.
Dans la forme de réalisation de l'invention représentée, la sortie du transformateur à basse tension 56 est reliée au système de commande du brüleur par l'unité thermostatique 17 pour le niveau de température é1evé/bas, comprenant un commutateur de niveau élevé 62 et un commutateur de niveau bas 63.
Le commutateur de niveau élevé 62 est connecté entre un cote du secondaire du transformateur abaisseur 56 et la connexion d'alimentation principale ä un module d'allumage 64 de la commande de l'appareil chauffant. Le commutateur à niveau élevé 62 est normalement ferme pour actionner l'appareil chauffant en réponse ä une demande d'eau et il répond au niveau de température maximale de l'eau pour arreter le fonctionnement du brüleur 6. La connexion du commutateur de niveau élevé 62 à la commande est en série avec plusieurs commutateurs 65 à liaison à des dispositifs
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sensibles, un quelconque d'entre eux pouvant ouvrir et fermer l'appareil chauffant.
Les commutateurs 65 font partie chacun d'un dispositif sensible pré- cedemment identifié et sent couplés pour surveiller une commande critique ou désirée ou un élément de fonctionnement critique ou desire, comme décrit ciaprès. Le commutateur 63 de basse température limite est monté sol entre le commutateur de niveau 62 et une valve ä énoïde 66 pour le gaz du brûleur à niveau élevé. Le commutateur 63 est également normalement fermé et il répond ä une température de niveau minimal pour commander un brûleur à deux étages. Dans la representation du système, les valves à solognot- des sont représentées schématiquement avec l'enrou- lement du solénoïde monté en circuit, en s'y refe- rant comme unité de valve.
Plus particulièrement, avec le commutateur de niveau élevé forme, la source à 24 volts est appliquée au module d'allumage 64 et fournit de l'energie pour mettre en activité l'ensemble 67 de brüleur pilote, ainsi que pour donner de l'énergie à une valve ä solénoïde pilote 68. Le module d'allumage 64 comprend une connexion d'alimentation interne pour mettre en activité un dispositif d'allumage pilote du brûleur, 709 la valve ä gaz pilote 78 et une valve
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à gaz à basse pression 79. Le dispositif d'allumage pilote 70 du brüleur perçoit aussi la présence de la flamme. L'ensemble d'allumage 70 est une unite d'allumage par étincelles, ä tension élevée, qui peut fonctionner pour allumer l'ensemble pilote 67.
La valve à gaz pilote 68 relie le brûleur pilote 69 ä la condutte d'alimentation en gaz et la valve de gaz à basse pression 69 relie le brüleur principal ä la conduite d'alimentation en gaz 8 en fournissant un gaz ä un niveau relativement bas. L'excitation du
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module 64 assure la production de l'étincelle d'allumage pour établir la flamme pilote 71 et allumer le brüleur. Le dispositif d'allumage 70 détecte la flamme pilote et permet 1'ouverture des valves à gaz moyennant excitation des valves a solénoldes 66 et 69.
L'unite de commutation 63 de combustion ä bas niveau est montée entre le commutateur de combustion a haut niveau 62 et un côté du solénoïde 66 de la valve à débit élevé. Les cotes retour des valves 66, 68 et 69 sont relies en commun ä une borne de retour du modyle d'allumage 64.
Ainsi, les commutateurs sensibles, de niveau élevé/niveau bas, 62 et 631 assurent sélectivement l'alimentation du brüleur principal dans une étape de combustion faible ou dans une étape de combustion élevée. Les deux valves sont ouvertes pour faire fonctionner le brûleur 6 dans un mode de chauffage maximal qui est établi avec la température inférieure au niveau minimal de chauffage. Lorsque la température de l'eau s'élève au-dessus du niveau de chaleur minimal, le commutateur 6j s'ouvre en supprimant 11 alimentation du solénoïde 66 et en fermant la valve qui s'y rapporte. L'appareil chauffant continue à fonctionner avec l'entree moindre de gaz assurée par la valve à soldnoide 69.
Lorsque la température de l'eau slève à 1a limite supérieure, le commutateur 62 s'ouvre et l'appareil de chauffage slarrete.
En se reportant ä la figure 3, on y voit représenté le panneau d'affichage visuel 37 dans une organisation et une structure préférées.
La face avant du panneau 37 comprend une représentation schématique et simplifiée 77 dlun chauffeeau. La représentation 77 est située généralement au centre du panneau. Les lampes 36 de surveillance du
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fonctionnement du système sont placées dans la section 42, d'un cOté de la representation 77 de l'unité de chauffage. Les lampes 36 de surveillance du fonctionnement des éléments sont placées dans la section séparée 43 du cOté oppose de la représentation 77 de l'unite de chauffage.
Dans les deux sections 42 et 43, les lampes 36 sont placées en une orientation verticale et en alignement avec les lampes montées derriere les ouvertures du panneau 37 sur la plaque de c blage 40 et sont visibles a travers des ouvertures convenablement alignées 78. Les ouvertures et les lampes sont espa- cees et groupées de manière logique avec des indices d'identification appropries, places comme montré im- médiatement près de la lampe.
Dans la forme de réalisation représentée, la section de conduite 42 comprend une lampe d'alimentation 79 montée comme affichage placé le plus audessus, qui est allumée lorsque de l'energie est fournie à la commande de l'appareil chauffant.
L'état de l'unite de thermostat de demande de chaleur 135 est affiché immédiatement en dessous de la lampe d'alimentation. L'affichage de la demande comprend une paire de lampes orientées verticalement et comprenant une première lampe 80 indiquant un état d'attente, et une seconde lampe 81 indiquant une demande de chaleur.
Les lampes 36 du système de conduite sont choisies avec une couleur commune unique lorsqu'elles sont allumées, par exemple avec une couleur verte, sauf la lampe d'attente 80 dont la couleur est différente, étant par exemple jaune.
A distance vers le bas ä partir de l'affichage de la demande de chaleur se trouve une paire de lampes en rapport avec le mode de fonctionnement de
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la pompe, comprenant une première lampe 82 qui est allumée lorsque la pompe 3 est en activité, et une seconde lampe 83 qui est allumée lorsque la pompe fonctionne dans le mode''de refroidissement'*. Ceci fournit naturellement une indication directe de l'état du système d'écoulement.
Le dispositif d'allumage 70 du brûleur est pourvu d'une lampe indicatrice séparée 84 qui est allumée lorsque le brûleur fonctionne.
Enfin, dans la section 42 d'affichage pour la conduite, une série de moyens de surveillance de la valve a gaz est représentée comme comprenant trois lampes. La première lampe 85 surveille la valve pilote 68, la deuxième lampe 86 surveille la valve 69 d'entrée à bas régime et la troisième lampe 87 surveille la valve 66 d'entrée ä haut regime. La combinaison des lampes 86 et 87 et de valves ä gaz et la lampe pilote 85 fournissent une indication continue de l'étant du brûleur 6 quant à la fourniture de chaleur au chauffe-eau.
La section 43 d'affichage du mauvais fonctionnement est située du cote droit du chauffe-eau 77 représenté schématiquement et comprend une série de lampes 36 disposées en orientation verticale pour indiquer le mauvais fonctionnement d'elements de commande et de fonctionnement choisis. A nouveau, des indices appropriés sont prévus pour identifier le mauvais fonctionnement particulier. Des lampes 36 dans la section d'affichage du mauvais fonctionnement ont une couleur unique telle que le rouge. Les lampes sont normalement éteintes et allumées pour indiquer un mauvais fonctionnement de 1'element ou de la fonction concernée.
Dans la section d'affichage du mauvais fonctionnement, une ligne de couplage d'indices 88 est
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prévue entre la lampe associée 36 et l'element ou composant particulier du chauffe-eau qui est surveille en vue de détecter son mauvais fonctionnement.
Dans la forme de réalisation représentée de l'invention, la section 43 d'affichage du mauvais fonctionnement comprend une première lampe 90 qui fournit une indication de l'état des gaz brûlés. S' il y a un blocage quelconque malencontreux des gaz brûlés, la lampe 90 s'allume. Une seconde lampe 91 indique un état d'excès de monoxyde de carbone (CO) existant dans les gaz brüles et s'il y a un tel excès, la lampe correspondante est allumée.
Une lampe 92 pour le débit est couplée dans le conduit de circulation pour indiquer si un debit d'eau convenable circule à travers le système pour le fonctionnement convenable de celui-ci. Si la circulation n'est pas convenable, la lampe est allu- mee.
Une lampe 93 pour la température élevée du serpentin est prévue pour indiquer la surchauffe du serpentin lui-même.
Une paire de lampes 94 et 95 fournissent l'affichage pour une faible pression de gaz et pour une restriction dans l'écoulement du gaz respectivement.
L'opérateur peut, en voyant simplement le panneau d'affichage déterminer facilement l'état et le fonctionnement normal du système, ainsi que découvrir la source de tout défaut de fonctionnement qui pourrait exister.
Les moyens électroniques pour le module de diagnostic comprennent une connexion ä basse tension aux appareils sensibles appropriés et aux circuits de commande pour faire fonctionner les lampes LED ou d'autres moyens d'affichage et/ou de signalisation.
En se référant plus particulièrement ä la
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figure 5, on voit que la plaque de cablage de commande du panneau d'affichage est représentée schema- tiquement dans un type de circuit comportant des branchements. Le circuit de commande de l'affichage est un circuit a courant continu à basse tension. Un transformateur abaisseur de tension 100 est relié aux lignes principales 50 du secteur. Un redresseur 101 sur deux alternances relie le secondaire du transformateur 100 ä une paire de lignes de sortie 102-103 pour commander les circuits des lampes d' affichage. Le circuit redresseur du transformateur établit une source d'alimentation en courant continu sous 6 volts entre les lignes 102 et 103.
La sortie n'est pas filtrée puisque les lampes LED 36 donnent un affichage clair avec une tension et un courant continus non filtres. Le transformateur 100 est monté ä l'interieur de l'enceinte 13 de l'appareil chauffant et les conducteurs ä basse tension partant du transformateur font partie du câble qui va vers le connecteur 39 du module d'affichage. Un commutateur monopolaire à deux positions 104 est montré comme comportant un premier jeu de contacts 105 reliant certains Elements, comme décrit ci-après, à la ligne de retour 103. Le second ensemble de contacts 106 du commutateur 104 fournit une connexion de circuits communs pour un test manuel des diverses lampes 36 pour s'assurer de leur fonctionnement.
Avec les lampes à l'état étreint, les unités de commutation 104 peuvent être actionnées momentandment pour surveiller l'état de toutes les lampes en vue d'un remplacement éventuel nécessaire.
Dans la forme de réalisation représentée de l'invention, plusieurs circuits en parallèle sont montes entre les lignes 102 et 103 pour surveiller chacun des diffdrents états, comme exposé sur le
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panneau d'affichage. Aux figures 4 et 5, les lignes de surveillance correspondantes sont identifiées, comme l'indiquera la légende des figures donnée ciaprès.
La lampe d'alimentation 79 est montée directement entre les lignes 102 et 103 en série avec une résistance limitatrice de courant 107. Lorsque de l'energie est fournie au circuit de fonctionnement, comme montré à 1a figure 4, l'energie doit également apparattre sur les lignes de commande en courant continu 102 et 103 avec allumage correspondant de la lampe 79. Si la lampe 79 n'est pas allumée, ceci constitue une indication du fait que l'energie n'est pas fournie au module de diagnostic ou aux appareils de commande du chauffe-eau et une attention immédiate devra être accordée au système pour assurer son fonctionnement convenable.
Avec la lampe 79 relise directement entre les lignes, une lampe non allumée doit être vérifiée pour s'assurer que la lampe 79 n'a pas été brélée. Les autres lampes 36 ont repliées en circuit par un moyen de commutation de commande spécial comme décrit ci-après. L'actionnement du commutateur 104 indiquera si oui ou non les autres lampes 36 sont capables de fonctionner ou si une autre partie quelconque du circuit est tombe en panne.
Ainsi, comme représenté, le contact 106 du commutateur 104 comporte un contact relié directement ä la ligne 102. L'autre caté des contacts 106 est monte en série avec des diodes de blocage 109 vers les lampes correspondantes 36. La fermeture du commutateur interconnect l'energie directement de la ligne d'alimentation 102 ä la lampe pour fournir une commande de test directe.
Les trois premiers circuits de branchement après le LED 79 d'indication d'energie comprennent un
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branchement 110 pour le thermostat de chauffage et un branchement 111 de thermostat d'attente. Le branchement 110 commande la lampe 81 "de chauffage" tandis que le branchement 111 commande la lampe 80 "d'attente". La lampe 80 qui est la lampe d'attente doit être normalement allumée. Le branchement 111 est par conséquent relié directement entre les lignes d'alimentation 102 et 103 avec la lampe 80 en série avec une résistance chutrice 112. Lors de l'application d'energie au système, la lampe 80 doit être allumée pour donner l'éclairement desire, de couleur jaune.
La lampe est dépourvue d'énergie par l'intermédiaire d'un opto-isolateur 113 qui est relié à la sortie du relais à transformateur 52 du circuit de commande et de fonctionnement. L'optoisolateur 113 est représenté comme un dispositif normal connu tel qu'un Modèle PS2506-4, fabriqué et vendu par la société NEC Corporation du Japon.
Un ensemble amplificateur à gain élevé de NEC, identifié ci-dessus, est vendu comme une unité intégrée comprenant quatre dispositifs opto-isolateurs ayant leurs entrées/sorties individuelles propres.
Les unités sont représentées de façon correspondante a la figure 5 par le tracé en tirets autour des groupes d'opto-isolateurs dans un but d'illustration seulement.
Chaque bloc d'opto-isolateurs a une unité de commutation à gain relevé, comprenant une paire de LEDs 114 montée en parallèle inverse. Les diodes 114 sont calculées pour fonctionner ä partir d'une tension convenable, telle que celle fournie par les re- sistances chutrices que montre la figure 5, reliées ä une source d'alimentation de 24 ou de 110 volts.
Les LEDs fournissent un couplage optique à un dispositif commutateur d'état solide, agissant rapide-
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ment sous l'action optique, montre comme un transistor NPN a gain élevé. La construction à gain élevé est souhaitable pour donner un commutateur de conduc- tivite élevée, ayant une chute de tension minimale.
Le commutateur peut être actionne pour shunter et couper une lampe LED d'affichage à basse tension, qui peut avoir une chute de tension d'environ 0, 8 volt, etc., comme décrit dans la suite. En plus des dispositifs de gain à double LED, des opto-isolateurs à LED simple sont largement utilises et on en dispose facilement. Dans de tels dispositifs, on a prévu un LED unique pour controleer un transistor de commutation. Le LED tat une diode, ne conduit que pendant un demi-cycle d'entrée en courant alternatif.
De façon generale, une diode protectrice montée en sens inverse est montée aux bornes de l'entrée d'un tel isolateur. Suivant les concepts intervenant dans la présente invention, la plaque de câblage 40 d'affichage est de preference construite spécialement avec des ouvertures approprie'es dans la plaque de cablage pour monter et relier une telle diode protectrice aux bornes des lignes d'entrée vers un opto-isolateur ä faible gain. Comme décrit plus haut, les unites d'opto-isolateurs ä LED double sont préférées pour donner une alimentation plus efficace pour la commande des divers LEDs de l'unite d'affi- chage.
De façon générale, l'opto-isolateur 113 est un relais d'état solide et il comprend une paire de LEDs 114 qui sont relies au circuit de commande de fonctionnement et plus particulièrement au relais ä transformateur 52 par une ligne de signalisation pour une excitation selective lorsque l'énergie est appliquée au relais ä transformateur comme on le décriera à présent. Les LEDs 114 sont couplés optique-
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ment ä un transistor optique d'état solide 116. Le transistor est représenté comme un transistor NPN ayant sa base exposée aux rayons lumineux 117 provenant des LEDs lorsque les LEDs 114 sont excités.
Le collecteur 118 du transistor est relie directement à la jonction de la résistance chutrice 112 et à la lampe 80. L'émetteur 119 du transistor 116 est relié à la ligne de retour d'interconnexion 120 et ä la ligne de retour 103 par les contacts 105 normalement fermés du commutateur 104. Ainsi, lorsque les LEDs 114 sont alimentés, le transistor 116 est rapidement amené à conduire et il relie entre eux effectivement la ligne 120 et le cOté anode de la lampe 80. Le côté cathode de la lampe 80 est relié directement à la ligne de retour 103. Par conséquent, les côtés opposés de la lampe 80 sont reliés au potentiel de retour commun et la lampe est privée d'alimentation.
Chaque opto-isolateur montré est construit de manière identique avec les LEDs et un transistor de commutation. Par conséquent, chacun des é1éments correspondants de chaque opto-isolateur peut etre reconnu par des nombres correspondants appliques a l'opto-isolateur 113 pour la simplicité et la clarté de l'exposé.
Le branchement à thermostat de 'chaleur" 110 est monté en circuit par un opto-isolateur 121.
Le collecteur du commutateur opto-isolateur 121 est relié directement à la ligne 102, tandis que l'émet- teur 119a est relie en série avec une résistance chutrice 122 dans le circuit de branchement avec la lampe 81 ayant sa cathode reliée directement ä la ligne de retour 103. Ainsi, lorsque l'opto-isolateur 121 est alimente, il met en activité le transistor associé et complète ainsi le circuit allant de la
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ligne 102 t à travers la lampe 81, à la ligne 103.
La lampe 81 est alors allumée, indiquant une demande de chaleur sur le panneau d'affichage en conséquence de l'illumination de la lampe 81.
Le cOte d'entrée de l'opto-isolateur 121 est relié au circuit de fonctionnement par une résistance de couplage 123 dans une ligne de signalisation 124 qui est numérotée de façon correspondante aux figures 4 et 5. La ligne 124 est montrée reliée à 1a sortie principale du relais ä transformateur 52 et au module "de refroidissement" 53 et au commutateur de débit 58 vers le transformateur de commande 56.
La ligne 124 est reliée à une ligne à 115 volts dans la commande. La resistance chutrice 123 limite le courant à travers les LEDs de l'opto-isolateur. Lorsque le thermostat 55 se ferme, de l'energie est fournie ä ces elements, comme exposé précédemment, et en même temps, un signal à basse tension est transmis au circuit d'affichage. Ainsi, de l'energie est fournie aux opto-isolateurs 121 et 113.
Dans la forme de réalisation représentée, la lampe 83 de la pompe en regime''de refroidisse- ment" est actionnée par l'unité " de refroidissement" 53 et est également reliée ä l'affichage de l'état du thermostat. En particulier, la lampe 83 "de refroidissement''est reliée en circuit avec un branchement 125. La lampe 83 est normalement éteinte. Un opto-isolateur 126 a son transistor 126a relie entre la ligne de retour 120 et le cote anode de la lampe LED 83. Ainsi, lorsque l'opto-isolateur est laimenté, il met en activité son transistor pour alimenter la lampe 83, ce qui indique que la pompe fonctionne dans le mode "de refroidissement".
L' opto-isolateur 126 est relié en serie entre l'optoisolateur 113 et le réseau de résistances vers le
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coté retour de la source d'alimentation à 110 volts.
Ainsi, les trois opto-isolateurs 11Ï, 121 et 126 sont alimentés par une source à 115 volts par l'in- termediaire d'une résistance chutrice 123 et d'un réseau de résistances lors de l'actionnement convenable du commutateur de thermostat 55. Lorsque les trois opto-isolateurs 113, 121 et 126 sont excités, la lampe correspondante 80 est privée d'alimentation tandis que les lampes 81 et 83 sont alimentées. Ceci fournit l'indication de la demande de chaleur et la création du cycle "de refroidissement" de la pompe.
La pompe 3 a une lampe 82 de pompe en activité, montée dans un branchement 127 et est en série avec un opto-isolateur 128 entre les lignes 102 et 103. La lampe 82 est par conséquent normalement éteinte et elle n'est alimentée que lorsque l'optoisolateur 128 est excité. L'opto-isolateur 128 est relie séparément au circuit de fonctionnement et plus particulièrement ä la ligne d'alimentation de signal d'entrée venant de l'unite de refroidisse- ment''53 pour la pompe 3, comme montré par la ligne d'interconnexion 129 qui comprend aussi une résistance chutrice de tension semblable ä la résistance 123.
Ainsi, lorsque de l'énergie est fournie à la pompe, un signal à 110 volts est transmis par le réseau de résistances 129a au cote lampe de l'opto- isolateur 128. Ceci crée à son tour l'éclairement du transistor correspondant 128a pour mettre en activité la lampe 82.
Avec le circuit tel que décrit jusqu'à ce moment, la section de fonctionnement normal 42 du module de diagnostic a la lampe 79 allumée, la lampe d'attente 80 éteinte et la lampe de demande de chaleur 81 et la lampe 82 de'fonctionnement'de la pompe allumées, indiquant la demande d'énergie en vue d'ob-
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tenir de la chaleur et de faire fonctionner la pompe.
Comme mentionné précédemment, la pompe doit être actionnée par l'intermédiaire de l'unite''de refroidissement" pour établir l'écoulement et assurer le fonctionnement du commutateur d'écoulement 58 pour fournir de l'energie au transformateur abaisseur de tension alternative 56.
Ainsi, avec les lampes précitées allumées, les lampes du dispositif d'allumage et pilote doivent Atre excitées simultanément ou trbs peu de temps l'une après l'autre. Un branchement d'allumage 130 comporte la lampe d'allumage 84 montée en circuit par l'intermédiaire d'un opto-isolateur électrique 131 pour surveiller la puissance fournie ä la valve du brûleur pilote. Ainsi, la lampe pilote 85 et le circuit de branchement 132 a la lampe 85 reliée de façon générale au côté anode de la lampe 84.
L' opto-isolateur 131 est relié par une ligne de signalisation 133 pour l'alimentation lorsque l'energie a été appliquée à la valve pilote 68. Le transistor de l'opto-isolateur 131 a son connecteur relié à la ligne 102 et son émetteur relié au noeud d'interconnexion 134 qui est commun aux circuits de branchement 130 et 132, et le coté cathode de la lampe LED 85 est relié directement à la ligne de retour 103. La lampe 85 est par conséquent allumée lorsque l'opto-isolateur 131 est excite. Ceci relie également le coté anode du LED d'allumage 84 & la source d'énergie. Le côté cathode du LED d'allumage 84 est relié a la ligne de retour 120.
Ainsi, lors de l' excitation de l'opto-isolateur 131, le LED 84 est également alimente en consequence du trajet de retour 120. Ainsi, lors de la mise en action initiale du module d'allumage 64, les deux lampes 84 et 85 sont allume'es par l'opto-isolateur 131 avec des circuits
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de retour légèrement différents, indiquant l'état d'allumage. Lors de l'etablissement de l'alimentation du brüleur, la lampe d'allumage 84 est éteinte, comme suit.
Un opto-isolateur 136 a son transistor 136a relie directement en parallèle avec le LED d'allumage 84. Ainsi, lorsque l'opto-isolateur 136 est alimente par un signal provenant du circuit de fonctionnement, le transistor 136a est conducteur et il court-circuite la lampe 84 en mettant ainsi fin à l'éclairage de l'unite d'allumage.
L'opto-isolateur 136 est relié par une ligne de signalisation 137 à la borne de sortie de valve principale du module de fonctionnement et d'allumage 64. La borne de sortie de la valve principale est repliée à la valve 69 ä faible débit de chaleur. L' opto-isolateur 136 est relié en série avec un optoisolateur 138 qui est monté dans le branchement 139 de la valve du brûleur pour faible débit de chaleur, du circuit de commande d'affichage. Le côté opposé de l'opto-isolateur 138 est couple ä la ligne deretour 133a en courant alternatif pour achever l'alimentation des unités 136 et 138 lorsque l'allumage est réalisé.
Le transistor 138a de l'opto-isolateur 138 a son collecteur relié ä la ligne 102 et son émetteur relié en série au branchement 139 pour la
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liaison en serie avec le LED 86 vers le c & te retour 103 de la source d'alimentation. Ainsi, l'alimentation de l'opto-isolateur 138 met en activité le LED 86. Lors de la réception d'un signal approprié par la ligne 137, les deux opto-isolateurs 136 et 138 sont excités. L'opto-isolateur 136 coupe la lampe d'allumage 84 et met en meine temps en action la lampe 86 de valve du brûleur à faible débit de chaleur.
Aprbs l'allumage du brüleur 6, la lampe d'allu-
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mage 84 est éteinte, la lampe pilote 85 reste allu- mee et la lampe 86 de la valve du brüleur ä faible débit de chaleur est allumée.
Lors de l'alimentation initiale et avec la température de l'eau située en dessous du niveau minimal établi par le commutateur 63, le commutateur 63 de faible niveau du thermostat de commande de niveau haut/niveau bas 61 est forme et la valve 66 est alimentée. La lampe 87 est alors alimentée par un circuit de branchement 140 du circuit d'affichage montré à la figure 5, comme suit. Un opto-isolateur 141 a ses LEDs relies par une ligne de signalisation 142 au circuit de fonctionnement et particulièrement ä la ligne venant du commutateur 63 et allant a la valve 66. Avec le commutateur 63 fermé l'opto- isolateur 141 est excité. Le transistor de commutation 141a de l'opto-isolateur 141 a son collecteur relié à un noeud commun 143 entre l'émetteur et le circuit de branchement 139.
Avec l'opto-isolateur 138 excité et l'opto-isolateur 141 excité, le collecteur du transistor 141a est relié à la ligne d' alimentation principale 102 en série avec le transistor de commutation 138a. Le transistor 141a a son circuit collecteur à émetteur relie en série dans la ligne de branchement 140 ä la ligne de retour 103 en fournissant ainsi l'energie au LED 87. Ainsi, dans cet état, les trois lampes 85, 86 et 87 seront allumées, indiquant l'état correspondant de la valve à gaz, la lampe pilote étant éclairée et le dispo- sitif d'allumage etant degage.
Ceci fournit un affichage complet du fonctionnement normal sur une base continue. Ainsi, comme remarqué précédemment, le chauffe-eau fonctionne d' abord pour chauffer l'eau à partir d'une température située en dessous d'un niveau minimal. L'eau s'echauf-
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fe graduellement, avec les deux valves de débit élevé et de débit faible, 66 et 69, ouvertes pour établir une entrée maximale de chaleur dans le système de chauffage.
Lorsque la température s'approche du niveau bas ou du niveau minimal et atteint ou dépasse cette température, le commutateur 63 s'ou- vre pour l'ensemble de commande 61 eleve/bas. La valve 66 est dépourvue d'energie. En meme temps, 1'énergie est enlevée de la ligne de signalisation 142 et l'opto-isolateur 141 est dépourvu d'alimentation. Le commutateur à transistor 1418 est coupé et la lampe 87 s'éteint. L'opérateur sait alors que le dispositif fonctionne avec l'entree de chaleur faible en consequence du fait que seulesla lampe pilote 85 et la lampe d'entrée bas niveau 86 sont éclairées.
Lorsque la temperature continue à s'ele- ver, elle atteint le niveau de température maximal, auquel moment le commutateur 62 s'ouvre en supprimant l'alimentation à 1a fois de la lampe pilote 85 et de la lampe de la valve d'entree de faible energie 86. Le thermostat 55 peut rester fermé en conséquence d'une demande provenant de la valve de thermostat séparée. Les lampes du mode de pompage indiquent automatiquement la poursuite du cycle de refroidissement".
Ainsi, le circuit du thermostat 55 sera ouvert en coupant l'alimentation des opto-isolateurs121, 113 et 126. Le pont sur le branchement du thermostat de chaleur s'ouvre en conséquence du manque d'alimentation de l'opto-isolateur 121. L'absence d' excitation des opto-isolateurs 113 et 126 termine également la conduction par les transistors de commutation de ces opto-isolateurs. Ces commutateurs, comme décrit précédemment, sont montés en parallele avec les lampes 80 et 83 respectivement. Par consé-
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quent, la dérivation ou le court-circuit sur les lampes est supprime et les lampes sont allumées. La lampe 80 d'attente s'allumera et la lampe "de refroidissement" 83 s'allumera.
Le LED de''mise en activité de la pompe''sera encore alimente en conséquence de la suite de l'alimentation de l'opto- isolateur 128. La période "de refroidissement" est indiquée au personnel de conduite et d'entretien.
Les circuits de branchement pour les lampes de surveillance de la section de mauvais fonctionnement, 90 à 95 inclusivement, sont de même montées en circuit avec les lignes d'alimentation à basse tension à courant continu 102 et 103, les entrées individuelles aux opto-isolateurs correspondants étant couplées au banc de commutateurs 65 du circuit de commande de conduite. Avec les dispositifs fonctionnant convenablement, chacun des LEDs est privé d'alimentation. Dans le cas d'un mauvais fonctionnement, un opto-isolateur correspondant dans un circuit de branchement correspondant de l'unite ! de commande est mis en activité pour allumer le LED correspondant.
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En se reportant à la figure 5, on voit que le LED 92 est relié dans le circuit de branchement 145 pour détecter un écroulement d'eau insuffisant ä travers le système. La lampe ou branchement 145 est mis en circuit ä travers la ligne de branchement de la pompe en activité, 127. Ainsi, le côté anode de la lampe 92 est re1ié à travers la résistance de limitation de courant, à 1'émetteur de l'optoisolateur 128 de la pompe en activiste. Lorsque la pompe fonctionne, la transistor 128a de commutation correspondant est conducteur et il fournit de l'ener- gie non seulement au LED 82 de la pompe, mais au
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catie anode du LED 92. Le cote cathode du LED 92 est relié à la ligne de retour commune 120.
Le LED 92 est ainsi excite. Un opto-isolateur 147 comprenant un transistor de commutation 147a est monté en serie avec le LED 92 et, lorsqu'il est alimente, il met le circuit de la lampe à la terre en éteignant ainsi effectivement la lampe 92. L'opto-isolateur 147 a son entrée reliée par une ligne de signalisation 148 au secondaire du transformateur 56. Le commutateur d'écoulement 58 se ferme lorsque l'écoulement est suffisant et de l'energie est maintenant fournie à l'opto-isolateur 147. Le transistor est excité et il coupe l'éclairage du LED 92.
Les autres systèmes sont relises de façon semblable dans des circuits de branchement.
Le LED 93 de limite supérieure de la température du serpentin est relie dans le circuit de branchement 151. Le transistor de commutation 152a a son collecteur relie ä la ligne d'alimentation 102 et son émetteur est relie au circuit de branchement 151 avec le côté cathode du LED 93 relie ä la ligne de retour 103. Ainsi, avec l'opto-isolateur 152 excité, le transistor 152a conduit et alimente le LED 93.
Le dispositif sensible 18 de la haute tem- pérature du serpentin est couplé au serpentin et il commande un commutateur limite 154 de la température é1evée du serpentin, monté en serie avec le banc de commutateurs 65 pour fermer un côté du circuit d'alimentation en courant alternatif du module d' allumage. L'opto-isolateur 152 est relie en parallele avec le commutateur 154. Ainsi, une ligne de signalisation 155 relie un côté de l'opto-isolateur a un côté du commutateur 154. Une seconde ligne de signalisation 156 relie le côté opposé de l'opto-isolateur au catie opposé du commutateur 154. Avec le com-
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mutateur 154 forme, le circuit de lampe de l'optoisolateur 152 est mis en derivation.
Si le commutateur 154 s'ouvre en consequence d'une temperature excessive du serpentin, le courant s'écoule par 1a ligne 155. et le cötg lampe de l'opto-isolateur revenant par la ligne 156. L'excitation de l'opto- isolateur alimente son transistor de commutation
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152a et fournit ainsi de 1'énergie au LED 93 de li- mite élevée de température du serpentin.
L'unité 94 de basse pression du gaz est reliée dans un circuit de branchement 157. Le circuit de branchement 157 est relié entre les lignes d'alimentation en courant continu 102 et 103 par le transistor de commutation 158a d'un opto-isolateur 158. L'opto-isolateur 158 est relié au circuit de fonctionnement en parallèle avec un commutateur 159 de basse pression de gaz, dont un catie est relie à la ligne de signalisation 156 et dont le côté opposé est relie ä une ligne de signalisation 160. Le commutateur 159 est couplé au dispositif sensible 23 dans la conduite de gaz ä l'ensemble à valves7. Si la pression du gaz tombe en dessous d'un niveau minimal choisi, le commutateur 159 s'ouvre. Le commutateur est normalement en dérivation sur l'optoisolateur 158.
L'ouverture du commutateur 159 supprime la mise en derivation et l'énergie en courant alternatif passe maintenant par les LEDs de l'opto- isolateur 158, excitant le transistor de commutation associé 158a et fournissant de l'energie la branche 157 pour l'éclairement du LED 94. Le fonctionnement du LED 94 signale immédiatement à l'opérateur que la pression du gaz est trop faible. La lampe 90 dans le blocage des gaz d'echappement est reliée de manière semblable dans un branchement 161 ayant un opto-isolateur 162 fournissant de la même manière
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de la puissance a la lampe 90. L'opto-isolateur 162 est monte en parallele avec le commutateur 163 des gaz brûlés bloqués, dans le banc de commutateurs 65.
Les côtés opposés du commutateur 163 sont reliés à la ligne de signalisation 160 et ä une ligne de signalisation 166. Les lignes 160 et 166 sont reliées aux côtes opposés de l'entrée de l'opto-isolateur 162 et le circuit fonctionne de la même manière que les circuits precedents pour signaler un état de
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blocage des gaz brûles.
Le LED 91 d'excès de CO est relié semblablement, dans un circuit de branchement 167, avec un opto-insolateur 168. Un commutateur de dispositif sensible au CO, 170, est monté dans le banc de commutateurs 65 et 11 est relie par les lignes de signalisation 166 et 169 ä l'opto-isolateur 168.
Le LED 95 pour l'écoulement de gaz réduit est semblablement relié dans un circuit de branchement 171 à travers le circuit de branchement de brüleur à faible déblt 139, avec un ensemble optoisolateur en dérivation 172. Un commutateur 173 de l'écroulement de gaz réduit est relié à la connexion entre le transformateur de fonctionnement 56 et l'unite de commutation 61 et il est relié par une ligne de signalisation 174 ä l'unité 172. Le commutateur 173 est maintenu fermé par la pression normale du gaz. Un debit de gaz réduit ouvre le commutateur 173. Le commutateur 173 ouvert maintient l'opto-isolateur 172 dépourvu d'excitation et le LED 95 est allumé par l'action du branchement du brûleur principal ä faible débit 139.
Lorsque lité- coulement est créé, le commutateur 173 se ferme, il excite l'opto-isolateur 172 et le transistor 172a arrête le fonctionnement du LED 95. Le Systeme tel que décrit fournit une surveillance continue des
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divers éléments choisis avec les LEDs 90 à 95 exci- tés sélectivement suivant l'etat des divers composants
Le mauvais fonctionnement de l'un quelconque de ces composants ou éléments fournit un éclairement cor- respondant du LED d'affichage descriptif. En même temps, le circuit d'actionnement principal pour le module d'allumage est ouvert, ce qui conduit à un arrêt immédiat de l'unite de fonctionnement et, en particulier, coupe l'appareil chauffant 1.
La sec- tion d'affichage 42 décrlt l'jarret de l'unité de chauffage avec le LED de chauffage 81 allumé, et un LED d'attente 80 éteint, indiquant qu'il y a une demande de chaleur, et avec les autres lampes allumées pour indiquer l'état da l'appareil chauffant ä l'arrêt. Une ou plusieurs des lampes de mauvais fonctionnement 90 à 95 est (sont) excitée (s), in- diquant l'emplacement du défaut de fonctionnement et la raison pour laquelle l'unite de chauffage est arrentée.
La forme de réalisation de l'invention, qui a eté representée, procure une surveillance continue de l'état de l'appareil chauffant, sans interférence ou sans affecter de façon quelconque le système de conduite de l'appareil chauffant. Lea opto-isolateurs ou tous autres dispositifs similaires en fonctionne- ment permettent la surveillance du fonctionnement de commande de l'appareil chauffant avec isolation com- plete du point de vue électrique des dispositifs de surveillance par rapport au circuit de commande de l'appareil chauffant.L'opto-isolateur avec les ré- sistances de couplage en série défiissent des dispositifs à haute impédance pour assurer le fonctionnement normal d'un circuit de commande d'un ap- pareil chauffant, le circuit de surveillance étant tel que montré et décrit.
En conséquence, la sur-
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veillance est réalisée sans aucun effet fächeux sur le fonctionnement normal du circuit de commande de l'appareil chauffant.
Le circuit d'affichage avec son alimentation isolée pour les diodes émettrices de lumière ou pour d'autres unités à lampes fonctionne à la fois comme relais d'état solide et comme dispositif de logique pour fournir une commande ä relations internes dans la suite des indicateurs, en particulier dans la suite et dans la conduite de mise en activite et hors d'activité de l'unité de chauffage. Le système maintient et produit continuellement un affichage visuel descriptif des diverses fonctions de la commande de l'appareil chauffant et de l'état des éléments constitutifs qui peuvent maintenant fonctionner.
Le dispositif de surveillance, en particulier, non seulement indiquera le point d' arrêt dans la séquence, mais aussi le mauvais fonctionnement des éléments, en permettant ainsi un service efficace et rapide de la commande de l'appareil chauffant et du système de conduite de celui-ci.
L'isolement du circuit de surveillance par rapport ä la commande de conduite et par rapport à l'energie en courant alternatif arrivant par les lignes, établit un module de diagnostic qui est particulièrement intéressant non seulement comme affichage descriptif integere du chauffe-eau, mais permet l'interconnexion à d'autres systèmes. Ainsi, par exemple, le module de diagnostic Intégré peut etre facilement relié à un dispositif d'affichage éloigné, peut servir ä la surveillance d'appareils chauffants multiples, de circuits avertisseurs, etc., pour fournir une commande optimale d'un système dans un complexe industriel de grande dtendue.
Un panneau d'affichage supplementaire sépare
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37 est fixé à la plaque de câblage 40 avec une construction qui permet l'application universelle à toute une ligne d'appareils chauffants. Par exemple, dans la ligne de production commerciale ä laquelle appartient le demandeur, trois appareils de chauffage d'eau par le gaz sont produits industriellement.
Chaque appareil chauffant comprend le brûleur ä gaz avec un ensemble de valvesappropriéespour le gaz et avec des moyens pour commander la température de l'eau et analogues. Divers appareils chauffants ont cependant des types différents de constructions. Par exemple, certains appareils chauffants auront des valves supplémentaires qui sont actionnées pour assurer l'arret. Ces différents types de systèmes exigent des types différents de surveillance du fonctionnement. Des brüleurs multiples ont des valves pilotes individuelles, avec un fonctionnement du brûleur a un étage ou à deux étages. D'autres modèles plus simplifies peuvent utiliser un pilote permanent contrastant avec un système d'allumage.
Dans un tel système, il est simplement necessaire de surveiller si oui ou non la valve à gaz est alimentée ou non alimentée. Pour la conservation de l'energie, certains ensembles chauffés au gaz peuvent avoir un dispositif de fermeture des gaz br01és pour ouvrir ou fermer la cheminée suivant la mise en activité ou en non activité du bruleur. De façon genérale, les chauffe-eau de ce dernier type ne prévoient pas une circulation par pompe. L'état de coupure de gaz brûlés peut alors être indique a la place de l'ensemble du mode de fonctionnement de la pompe. De façon générale, la plaque de câblage du panneau d' affichage et le panneau d'affichage sont construits pour prévoir et commander le nombre maximal de lampes orientées verticalement.
Le panneau d'ensemble
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37 est construit avec des ouvertures appropriées et des indices pour s'aligner avec les lampes prévues pour le module particulier ou pour le dispositif de chauffage particulier. La plaque de cäblage 40 peut être de construction fondamentale pour un montage et une connexion appropriés du nombre maximal de lampes. Le nombre de lampes prévues sera ä nouveau en relation directe avec l'unité de chauffage particulière envisagée. La plaque est de préférence formée avec au moins quatre unités d'opto-isolateurs supplémentaires pour permettre quatre circuits de branchement supplémentaires.
Le module peut être facilement construit et monte comme partie intégrante du chauffe-eau, comme représenté. Les circuits électroniques et leur fabrication sont bases sur une technologie bien connue des circuits, avec des moyens facilement accessibles. Les éléments peuvent généralement fonctionner dans l'environnement des chauffe-eau commerciaux les plus connus. Certains chauffe-eau commerciaux fonctionnent ä des températures qui peuvent affecter fâcheusement la vie des unites de lampes du module d'affichage descriptif. Le système d'affichage continu ä basse tension avec isolement électrique permet le montage commode de l'unite d'affichage 35 près de l'appareil chauffant lui-même, avec un cable de connexion ä basse tension, fiable.
La présente invention procure ainsi une amélioration sensible dans un dispositif de surveillance pour l'analyse sur place d'un appareil chauffant pour l'eau et d'un Systeme associé.
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LEGENDE DES FIGURES A la figure 2a :
CB signifie botte de connexions Tu''thermostats A la figure 3 :
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<tb>
<tb> MDS <SEP> signifie <SEP> module <SEP> de <SEP> diagnostic <SEP> du <SEP> système
<tb> FN''fonctionnement <SEP> normal
<tb> FD <SEP> fonctionnement <SEP> défectueux
<tb> A <SEP> " <SEP> alimentation <SEP> en <SEP> energie
<tb> THS <SEP> thermostats
<tb> AT <SEP> " <SEP> attente
<tb> CH <SEP> " <SEP> chauffage
<tb> MP <SEP> mode <SEP> de <SEP> fonctionnement <SEP> de <SEP> la <SEP> pompe
<tb> AC <SEP> " <SEP> mode <SEP> de <SEP> marche <SEP> active
<tb> RF" <SEP> mode <SEP> dit''de <SEP> refroidissement"
<tb> AL <SEP> " <SEP> allumage
<tb> VG"valve <SEP> a <SEP> gaz
<tb> p <SEP> 1 <SEP> t <SEP> pilote
<tb> FC <SEP> " <SEP> faible <SEP> réimge <SEP> de <SEP> chauffage
<tb> CI <SEP> " <SEP> fort <SEP> régime <SEP> de <SEP>
chauffage
<tb> BB <SEP> " <SEP> gaz <SEP> brûlés <SEP> bloqués
<tb> COE <SEP> " <SEP> excès <SEP> de <SEP> CO
<tb> DI"débit <SEP> d'eau <SEP> insuffisant
<tb> LSS <SEP> " <SEP> limite <SEP> supérieure <SEP> de <SEP> température <SEP> du
<tb> serpentin
<tb> FPG <SEP> falble <SEP> pression <SEP> de <SEP> gaz
<tb> REG <SEP> " <SEP> réduction <SEP> du <SEP> débit <SEP> de <SEP> gaz
<tb>
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A la figure 4 :
EMI43.3
<tb>
<tb> E <SEP> signifie <SEP> alimentation <SEP> en <SEP> énergie
<tb> THC <SEP> " <SEP> thermostat <SEP> "chauffage"
<tb> TAT <SEP> " <SEP> thermostat <SEP> "attente"
<tb> PREF''pompe, <SEP> dans <SEP> le <SEP> mode <SEP> de <SEP> "refroidissement"
<tb>
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PAC signifie pompe, dans le mode d'activité
DI"débitinsuffisant
LSS limite supérieure de la température du serpentin
FPG " faible pression du gaz
BB"gazbrûlésbloqués COE " excès de CO REG " réduction du débit de gaz p pilote
AL allumage FC " faible régime de chauffage
CI " régime de chauffage intense