FR2501449A1

FR2501449A1 - Overheating protection device for electric blankets - uses detector wire woven in blanket to activate control circuit which turns off triac supplying power

Info

Publication number: FR2501449A1
Application number: FR8104492A
Authority: FR
Inventors: Francois Durand; Jacques Leprince
Original assignee: Chromex SA
Current assignee: Chromex SA
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1982-09-10
Also published as: FR2501449B1

Abstract

The device is used in electric blankets to minimise the risk of fires, and includes a control circuit connected to a temp. detector and a regulator circuit. A triac switch is incorporated in the detector circuit and is controlled by an integrated circuit which ensures that the triac operates in zero crossing mode. A blocking circuit made up of a logical OR gate is included together with a photocoupler. A detector wire is threaded through the blanket. When overheated or brought into contact with the heating element, due to isolation failure in the blanket, the voltage on the detector wire rises, causing the control circuit to switch the triac into the off state, breaking the current path in the blanket.

Description

L'invention concerne un dispositif de protection contre la surchauffe de ccuvertures cilauffantes et d'appareils analogues. Ors sait que le principal danser qui peut se présenter dans une couverture ciiauffante lors de son utilisation est une surchaufie, qui conduit généralement à une combustion de l'enveloppe de la couverture et des objets en virorixiants. The invention relates to a device for protecting against overheating of lashing openings and similar devices. Ors knows that the main dance that can occur in a ciiauffante cover during its use is overheating, which generally leads to a combustion of the envelope of the cover and objects in virorixiants.

I1 est connu d'inorporer à des couvertures chauffantes des éléments chauffants et des fils détecteurs séparés par un matériau isolant ou semi-conducteur dont les caractéristiques électriques, et particulièrement l'impédance, diminuent sensiblement quand la température augmente. Aux bornes de ces éléments composites, on peut recueillir, en cas de surchauffe localisée et à plus forte raison en cas de surchauffe généralisée, une tension électrique qui est envoyée à un dispositif qui coupe l'alimentation électrique de la couverture. I1 is known to incorporate in heating blankets heating elements and detector wires separated by an insulating or semiconductor material whose electrical characteristics, and particularly the impedance, decrease significantly when the temperature increases. At the terminals of these composite elements, it is possible to collect, in the event of localized overheating and all the more so in the event of generalized overheating, an electrical voltage which is sent to a device which cuts the electrical supply to the cover.

Jusqu'ici, ces systèmes étaient électro-mécaniques et comprenaient soit des bilames chauffés par des résistances électriques alimentées par la tension électrique recueillie aux bornes des éléments composites, soit des relais,
D'autres réalisations-utilisaiert des fusibles thermiques.Until now, these systems were electro-mechanical and included either bimetallic strips heated by electrical resistances supplied by the electric voltage collected at the terminals of composite elements, or relays,
Other embodiments use thermal fuses.

Ces systèmes connus présentent l'inconvénient d'utiliser des pièces mécaniques en mouvement qui peuvent s'user et donc se modifier, d'être lents et de provoquer des arcs électriques nuisibles. L'emploi de fusibles therr.iques présente l'in convénient que ces fusibles sont définitivement détruits lorsqu'w.e surcnauffe a été détectée. Le dispositif suivant l'invention, destiné à être raccordé à des éléments composites comportant au moins un fil détecteur, est entièrement électrcnique et supprime les inconvénients precédemment énumérés.These known systems have the drawback of using moving mechanical parts which can wear out and therefore be modified, be slow and cause harmful electric arcs. The use of thermal fuses has the disadvantage that these fuses are permanently destroyed when overheating has been detected. The device according to the invention, intended to be connected to composite elements comprising at least one detector wire, is entirely electrical and eliminates the drawbacks previously listed.

On va maintenant décrirez titre d'exemple non limitatif, un ode de réalisation de l'invention et des variantes de détail, avec référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispo- sitif suivant l'invention.We will now describe, by way of nonlimiting example, an embodiment of the invention and variants of detail, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a diagram of the whole of the device according to the invention.

la figure 2 montre une variaLte du dispositif de branchement du coupleur faisaLt partie du circuit de détection,
La figure 3 montre une variante de l'élément de
commande associé à l'élément chauffant du dispositif de dé tection. FIG. 2 shows a variant of the device for connecting the coupler which is part of the detection circuit,
Figure 3 shows a variant of the
control associated with the heating element of the detection device.

La figure 4 et un schéma d'une variante de la fi rure 1. Figure 4 and a diagram of a variant of fi rure 1.

le dispositif suivant l'invention comporte un cir
cuit de commande 1 et un circuit de détection de surchauffe
2, raccordé au circuit de commande 1 et qui déconnecte celui-ci en cas de surchauffe. Gn peut également prévoir aussi un circuit de régulation 3 qui règle la température de la
couverture.the device according to the invention comprises a cir
control circuit 1 and an overheating detection circuit
2, connected to control circuit 1 and which disconnects it in the event of overheating. Gn can also also provide a regulation circuit 3 which regulates the temperature of the
blanket.

le circuit ce commande 1 est relie en 4 à une borne 5a d'une source 5 de courant alternatif de préférence à
220 volts, et il comprend un circuit intégré monolithique 6
qui déclenche un élément de commutation 7 (figures 1 et 2) ou 1C7 (figure 3), associé à un élément chauffant 8 relié à la borne 5a de la source de courant 5 par la connexion 4 et à la borne 5b de cette source par une connexion 9.Sur les
figures 1 et 2, l'élément 7 associé à l'élément chauffant 8
est un triac, alors que sur la figure 3 l'élément 107 est un
thyristor associé à une diode 107a. le circuit 5 est relié à l'élément 7 par une connexion 10, à la connexion 4 d'une
part par un ensemble résistance - condensateur Il et d'au tr part ar une résistance ,2 dont les rôles seront expli
qués ci-apres, et à la connexion 9 par des connexions 13,
13a et 14. Sur la connexion 13 se trouvent deux ponts de ré
sistance 15 séparés par la connexion 13a.Dans un mode de
réalisation préféré, on utilise comme circuit 6 le circuit
TDA 1024 construit par R.T.C. - La Radiotechnique Compelec, 130 Avenue Ledru-Rollin, 75011 Paris, mais il existe de
nombreux autres circuits ayant les mêmes fonctions. l'en-
semble rés@istance - condensateur 11 est choisi de façon
que la tension d'alimentation, stabilisée, ait la valeur
correspondant aux caractéristiques du circuit intégré 5, et
ce dernier possède une slorloge (non représentée) qui le re
lie au secteur par l'intermédiaire de la résistance 12, doJt la valeur est choisie de façon à relier l'élément chauf fant 8 à la source de courant 5 lorsque a tension alternative devient nulle. On évite ainsi l'inconvénient de produire des interférences radio-électriques qui ont lieu lors de l'utilisation de tels éléments quand ils sont actionnés à n'importe quel moment du cycle alternatif.the circuit this control 1 is connected in 4 to a terminal 5a of a source 5 of alternating current preferably at
220 volts, and it includes a monolithic integrated circuit 6
which triggers a switching element 7 (Figures 1 and 2) or 1C7 (Figure 3), associated with a heating element 8 connected to terminal 5a of the current source 5 by connection 4 and to terminal 5b of this source by 9.On connection
Figures 1 and 2, the element 7 associated with the heating element 8
is a triac, while in Figure 3 element 107 is a
thyristor associated with a diode 107a. circuit 5 is connected to element 7 by a connection 10, to connection 4 of a
part by a resistor - capacitor unit II and on the other hand a resistor, 2 whose roles will be explained
as below, and at connection 9 by connections 13,
13a and 14. On connection 13 there are two connection bridges
sistor 15 separated by connection 13a.
preferred embodiment, circuit 6 is used as circuit
TDA 1024 built by RTC - La Radiotechnique Compelec, 130 Avenue Ledru-Rollin, 75011 Paris, but there are
many other circuits with the same functions. the in-
seems resistor - capacitor 11 is chosen so
that the stabilized supply voltage has the value
corresponding to the characteristics of the integrated circuit 5, and
the latter has a clock (not shown) which re
linked to the sector via the resistor 12, doJt the value is chosen so as to connect the heating element fant 8 to the current source 5 when the alternating voltage becomes zero. This avoids the disadvantage of producing radioelectric interference which takes place during the use of such elements when they are actuated at any time of the alternating cycle.

Le circuit 2 de détection de surchauffe contenant les éléments 7 (ou 107 et 1C7a) et 8 comprend un circuit intégré photo-coupleur 16 (figures 1 et 2) qui sera décrit plus loi, et un fil détecteur 17 (figure 1) ou 117 (figure 2) qui seront également décrits ci-après et qui sont reliés à la connexion 9 par une connexion 18 sur laquelle se trouvent en série une diode 19 et un diviseur résistif 20. Entre les deux éléments de ce diviseur, une connexion 21 aboutit à un circuit intégré 22 qui est un circuit logique "OU'1 et possède deux entrées 22a et 22b et une sortie 22c. The overheating detection circuit 2 containing the elements 7 (or 107 and 1C7a) and 8 comprises an integrated photo-coupler circuit 16 (FIGS. 1 and 2) which will be described in more detail, and a detector wire 17 (FIG. 1) or 117 (Figure 2) which will also be described below and which are connected to connection 9 by a connection 18 on which there are in series a diode 19 and a resistive divider 20. Between the two elements of this divider, a connection 21 terminates to an integrated circuit 22 which is a logic circuit "OU'1 and has two inputs 22a and 22b and an output 22c.

Entre la complexion 21 et la connexion 9 se trouve un condensateur 23 destiné à fixer la tension à l'entrée 22a du circuit 22. A la sortie 22c de ce circuit se trouvent en ligne une diode 24 et un transistor 25. Ce dernier est relié d' une part, en 26, à la connexion 9, et d'autre part, en 27, à deux ponts de résistance 28 reliés eux-mêmes en 29 à la connexion 13 du circuit intégré 6 et en 30 d'abord au cbté détecteur du circuit intégré 16, puis en 31 à la connexion 9.Between the complexion 21 and the connection 9 is a capacitor 23 intended to fix the voltage at the input 22a of the circuit 22. At the output 22c of this circuit are online a diode 24 and a transistor 25. The latter is connected on the one hand, at 26, to connection 9, and on the other hand, at 27, to two resistance bridges 28 themselves connected at 29 to connection 13 of the integrated circuit 6 and at 30 first to the side integrated circuit detector 16, then at 31 at connection 9.

Enfin, le circuit de régulation 3, qui est un circuit électronique du type bascule ou multivibrateur fonctionnant en régime astable, est connu et n'a donc pas besoin d'être décrit en détail. Il est relié en 33 au circuit intégré 6, au circuit intégré 22 et à la connexion 9, en 34 directement la connexion 9, et en 35 d'abord à la connexion entre la diode 24 et le transistor 25 puis à la connexion 9. Pour faire varier la température de l'élément chauffant 8, le circuit de régulation 3 envoie en 35 des im pulsicns de courant plus ou moins longuets, dont la tension est de menue nature que la tension délivrée par le circuit intégré 22, de façon à interrompre, pendant la durée de 1' impulsion, le fonctionnement du circuit intégré 6. la diode 24 évite le verrouillage du circuit 22. On réalise ainsi un doseur cyclique. Finally, the regulation circuit 3, which is an electronic circuit of the flip-flop or multivibrator type operating in astable mode, is known and therefore does not need to be described in detail. It is connected at 33 to the integrated circuit 6, to the integrated circuit 22 and to the connection 9, at 34 directly the connection 9, and at 35 first to the connection between the diode 24 and the transistor 25 then to the connection 9. To vary the temperature of the heating element 8, the regulation circuit 3 sends in 35 pulses of more or less long current, the voltage of which is of a small nature than the voltage delivered by the integrated circuit 22, so as to interrupt, for the duration of one pulse, the operation of the integrated circuit 6. the diode 24 avoids the locking of the circuit 22. A cyclic metering device is thus produced.

On va maintenant décrire le fonctiorstiement du dispositif suivant l'invention. We will now describe the operation of the device according to the invention.

Comme indiqué précédemment, l'impédance électrique des matériaux isolants ou sem-conducteurs situés dans les éléments composites diminue sensiblement Quand la température augmente. Cette variation d'impédance est de l'ordre de 1 à 1GO quand la température atteint localement environ 150 C, et entre 20t à 2500C, il y a destruction de l'isolant et par conséquent court-circuit.Quand cette variation d'impédance a lieu, une certaine quantité d'énergie électrique traverse l'isolant, et une tension électrique apparait entre le fil détecteur 17 ou 117 et ltensemble du triac 7 ou l'ensemble
Thyristor 107 - diode 1G7a. rar l'intermédiaire de la diode 19, cette tension devient positive, et par l'intermédiaire du diviseur résistif 2G a une valeur correcte pour que le condensateur 23 se charge d'une quantité d'énergie suffisante pour provoquer le changement d'état de la porte logique "OU" 22, et ce changement d'état de la porte 22 provoque l1interruptîon du fonctionnement du circuit de commande 6.As indicated previously, the electrical impedance of the insulating or semiconductor materials located in the composite elements decreases appreciably When the temperature increases. This variation in impedance is of the order of 1 to 1 GB when the temperature locally reaches about 150 C, and between 20t at 2500C, there is destruction of the insulator and consequently short-circuit. When this variation of impedance takes place, a certain amount of electrical energy passes through the insulator, and an electrical voltage appears between the detector wire 17 or 117 and the whole of the triac 7 or the whole
Thyristor 107 - diode 1G7a. rar via diode 19, this voltage becomes positive, and through the resistive divider 2G has a correct value so that the capacitor 23 is charged with a sufficient amount of energy to cause the change of state of the logic "OR" gate 22, and this change in state of gate 22 causes the operation of the control circuit 6 to be interrupted.

lors d'une surchauffe, la tension ainsi prélevée provoque un changement d'état du circuit 22 qui libère alors une tension électrique dite logique. Cette tension logique est renvoyée sur l'autre entrée du circuit, de façon à provoquer un blocage ou un verrouillage de celui-ci dans l'état où il se trouvait lors de la surchauffe. Cette tension électrique logique ainsi maintenue est également envoyée au transistor 25 qui relie le circuit de commande 6 à la masse négative 9 du dispositif. during overheating, the voltage thus withdrawn causes a change in state of the circuit 22 which then releases a so-called logic electric voltage. This logic voltage is returned to the other input of the circuit, so as to cause a blocking or a locking thereof in the state it was in during overheating. This logic electrical voltage thus maintained is also sent to the transistor 25 which connects the control circuit 6 to the negative ground 9 of the device.

En provoquant un changement d'état du transis- tor 25, cette tension logique provoque un déséquilibre dans des ponts de résistance 28 et dans les ponts 15, ce qui a pour conséquence d'interrompre le fonctionnement du circuit de commande 6 et donc l'alimentation électrique de la couverture, car le triac 7 ou le tilyristor 107 n'est plus conducteur. Le dispositif fonctionne en général correctement, mais dans le cas où une surcnauffe est exercée sur l'élément chauffant 8 à l'extrémité ou à proximité de l'extrémits' si
tuée du c8té du triac 7 ou du tnristor 1(37, on peut lie pas
détecter d'une lanière satisfaisante cette surchauffe.Pour
remédier à cet inconvénient, on pourra utiliser deux procécés.By causing a change of state of the transistor 25, this logic voltage causes an imbalance in the resistance bridges 28 and in the bridges 15, which has the consequence of interrupting the operation of the control circuit 6 and therefore the power supply of the cover, because the triac 7 or the tilyristor 107 is no longer conductive. The device generally works correctly, but in the case where an overheating is exerted on the heating element 8 at the end or near the ends' if
killed on the side of triac 7 or tnristor 1 (37, we can not link
detect this overheating in a satisfactory manner.
remedy this drawback, two processes can be used.

On peut alimenter l'élément chauffant 8 par l'intermédiaire
de la diode 167a et du thyristor 1C7 (figure 3) et dans ce
cas, pour respecter a puissance nominale de l'élément chauf
fant 8, on supposera qu'il est alimenté par un redresseur de
mi-onde. On peut aussi utiliser le pnoto-coupleur 16, qui com
prend un élément détecteur et un élément émetteur électrique
ment isolés l'un de l'autre.Comme on le voit sur la fifre 1,
Le côté émetteur du ptioto-coupleur 16 est relié d'une part, en
36 et 18, à la diode 19, et d'autre part, en 32, à l'alimen
tation 4 de l'élément chauffant 8 avec incorporation d'une ré
distance 37 afin de limiter la tension électrique à une va
leur qui ne détruise pas cet élément. Deux diodes 38 sont des
tinées à donner à la tension qui apparait un sens correct.The heating element 8 can be supplied via
diode 167a and thyristor 1C7 (figure 3) and in this
case, to respect at nominal power of the heating element
fant 8, we will assume that it is powered by a rectifier
mid-wave. One can also use the pnoto-coupler 16, which com
takes a detector element and an electrical transmitter element
isolated from each other. As seen on fife 1,
The emitter side of the ptiotocoupler 16 is connected on the one hand, in
36 and 18, at diode 19, and on the other hand, at 32, at the power supply
tation 4 of the heating element 8 with incorporation of a re
distance 37 in order to limit the electric voltage to a va
them which does not destroy this element. Two diodes 38 are
determined to give the tension which appears a correct sense.

lors d'une surchauffe, la tension qui apparait sur le fil dé
tecteur 17 polarise le caté émetteur, et une tension apparait alors sur le côté détecteur du photo-coupleur 16. Ce côté détecteur est relié d'une part au milieu du pont 28 par la connexion 30, et d'autre part à la masse négative 9 du système
par la connexion 31. La tension qui apiarait alors sur le cô-
té détecter provoque un déséquilibre dans les ponts 28 et 15,
comme dans le cas cité précédemment.during an overheating, the tension which appears on the wire
guard 17 polarizes the emitting cat, and a voltage then appears on the detector side of the photo-coupler 16. This detector side is connected on the one hand to the middle of the bridge 28 by connection 30, and on the other hand to negative ground 9 of the system
by connection 31. The tension which would then appear on the side
detecting it causes an imbalance in bridges 28 and 15,
as in the case cited above.

znfirì, comme le montre la figure 1, il est prévu un
interrulteur commun , 39, qui permet de relier les ccnnexions
4 et 9 aux deux bornes du secteur 5 qui constitue la source
de courant d'alimentation de l'ensemble du dispositif.znfirì, as shown in Figure 1, there is a
common interrupter, 39, which connects the connections
4 and 9 at the two terminals of sector 5 which constitutes the source
supply current to the entire device.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, on re
lie le fil détecteur 117, en 40, à la connexion 32 et à la
borne associée du côté émetteur du circuit intégré 15, et en
41 à l'autre borne de ce caté émetteur, et l'on prélève la
tension qui apparait de la même façon que dans le cas précé
dent.In the embodiment of Figure 2, we re
connects the detector wire 117, at 40, to connection 32 and to
associated terminal on the transmitter side of the integrated circuit 15, and
41 at the other terminal of this transmitting cat, and the
tension which appears in the same way as in the previous case
tooth.

Dans le but de simplifier le câblage de l'ensemble
du dispositif, on peut, en variante, remplacer le circuit de
régulation 3 par un circuit intégré qui contient l'équivalent
de tous les composants du circuit représentés sur la figure 1
et qui joue le morne rtle. In order to simplify the wiring of the assembly
of the device, it is possible, as a variant, to replace the circuit of
regulation 3 by an integrated circuit which contains the equivalent
of all the circuit components shown in Figure 1
and who plays the dreary rtle.

Dans une autre variante, l'ensemble du circuit de commande 1, du circuit de détection de surchauffe 2 et du circuit a régulation 3 peut être regroupé sous la forme d' us circuit intégré : 1' état actuel de la technique le permet facilement. Sur la figure 4, on a représenté trts schéma tiquement une telle réalisation.Sur cette figure, on voit à l'int0rieur de l'ensemble 43 du circuit intégré les virc-uits de commence 1, de détection 2 et de régulation 3, et les seuls élérrents extérieurs soit l'élément de commutation 7 avec les connexions 9 et 10, l'élément chauffant 8 avec la connexion 4, le fil détecteur 17 et sa connexion 36, et un élément de réglage extérieur du circuit de régulation 3 constitué par une résistance variable ou un potentiomètre 42. In another variant, the whole of the control circuit 1, of the overheating detection circuit 2 and of the regulation circuit 3 can be grouped in the form of an integrated circuit: the current state of the art allows this easily. In FIG. 4, a very diagrammatic representation of such an embodiment has been shown. In this figure, we can see inside the assembly 43 of the integrated circuit the circuits of start 1, detection 2 and regulation 3, and the only external components is the switching element 7 with the connections 9 and 10, the heating element 8 with the connection 4, the sensor wire 17 and its connection 36, and an external adjustment element of the regulation circuit 3 constituted by a variable resistance or a potentiometer 42.

il doit être bien entendu que les modes de réalisations décrits et représentés ne l'ont été qu' titre d' exemples et peuventsubir de nombreuses modifications sans sortir de l'esprit de l'invention. it should be understood that the embodiments described and shown have only been given as examples and can undergo numerous modifications without departing from the spirit of the invention.

Claims

REVEADICATIONS

1 - Device for protection against overheating of electric blankets and similar devices, connected to a heating element (8) and to a detector wire (17 or 117), and characterized in that: A) it comprises: a) a control circuit (1) to which are connected an overheating detection circuit (2) and preferably a regulation circuit (3); b) a switching element (7 or 107, 117) forming part of the detection circuit (2) and controlled by an integrated circuit (6) forming part of the control circuit (1) and which switches it when the alternating voltage of power - sector goes to zero; c) a blocking device constituted by wI logic integrated circuit '80U "(22) forming part of the detection circuit (2) and connected to the control circuit (1); and d) a photo-coupler (16) forming part of the detection circuit (2) and connected to the control circuit (1); and B) the arrangement of the assembly is such that when a voltage appears between the detector wire (17 or 117) and one of the batteries of the supply of the heating element (8) or when a short circuit is caused between this heating element and this sensor wire in the event of localized or generalized overheating, the control circuit (1) interrupts the electrical supply of the element switch (70u 107, 107a) and thus interrupts the electrical supply to the heating element (8).

2) Device according to claim 1, characterized in that during overheating, a capacitor (23) is charged with an amount of energy sufficient to change the state of the logic circuit (22) and consequently interrupt the operation of the integrated circuit (6).

3) Device according to claim 1, characterized in that the switching element is a triac (7) or a thyristor (107) and diode (1G7a) assembly.

4) Device according to claim 1, characterized in that the cttd transmitter of the photo-coupler (16) is connected on the one hand to the detector wire (17 or 117) and on the other hand to the power supply (4) of the heating element (8), while its receiver side is connected on the one hand to the middle of a bridge (28) forming part of the control circuit (1) and on the other hand to the negative ground (9).

5 '- Device according to claim 1, characterized in that the adjustment circuit (3) comprises a variable cyclic metering device constituted by an electronic circuit of the flip-flop or multivibrator type operating in astable mode and emitting pulses, adjustable in time, which stop the operation of the switching element control circuit (7 cu 107, 107a), this circuit being of the integrated type or not.

6 - Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that all the circuits are grouped together in the form of an integrated circuit, with the exception of the switching element (7 or 107, 107a) and a potentiometer (42) for adjusting the pulses.