Le chauffage à accumulation.

Le principe est simple à comprendre, des résistances chauffent des briques réfractaires pendant les heures creuses, l'énergie ainsi accumulée étant restituée la journée grâce à un ventilateur dont le fonctionnement est asservi selon la température désirée.

Le chauffage à accumulation est constitué d'un ensemble de brique réfractaire chauffé la nuit par 6 résistances. Actuellement, les résistances sont couplées par 2, le chauffage pouvant être alimenté en tri-phasé. Un potentiomètre permet de régler la "charge". Il existe des sécurités sur les alimentations de résistances que je vais conserver.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement est simple. Lors du passage en heure de nuit, les résistances sont alimentées jusqu'à obtenir une certaine température interne. Cette température de consigne est ajustée simplement au moyen de touches +/- et est mémorisé dans l'eeprom interne du micro contrôleur.
Le chauffage consomme environ 25 A, il y a 6 résistances chauffantes, donc chaque résistance consomme un peu plus que 4 A. Même si je préfère habituellement l'option du couple MOC3041/triacs pour piloter les commandes en 230V, je pense simplement récupérer les relais de la carte d'origine. Vu la puissance commandée, les triacs doivent être montés sur des radiateurs et la place disponible dans l'accumulateur est trop réduite.

Gestion de la température.

Les chauffages sont déjà équipés de thermocouple type K. La variation de tension pour un thermocouple est de 41 µV/°C. Vu la faible variation de tension, une amplification simple à base d'amplificateurs opérationnelle n'est pas suffisante, il faut mettre en oeuvre une amplification d'instrumentation. La température du milieu ambiant étant relativement importante, et les contraintes pour réaliser une amplification correcte étant importante, je préfère me simplifier la vie et utiliser une CI dédié à la gestion de ce type de sonde. La gestion de cette sonde est donc assurée par un MAX6675. Une liaison SPI permet au micro contrôleur de récupérer la température interne.

La charge est commandé à partir d'un contact de type Jour/Nuit. Lors du passage au tarif de nuit, les résistances sont alimentées et chauffent les briques internes au chauffage. La température de consigne est mémorisé dans le micro contrôleur. Une petite régulation PID devrait permettre de ne pas dépasser la température de consigne.

Gestion de la ventilation du chauffage

La ventilation du chauffage est commandée par un thermostat externe.

Affichage des informations;

Un afficheur LCD permettra l'affichage des information : Température interne du chauffage Température programmée Charge active ou non.

Saisie des informations

Une série de boutons permet la navigation dans les différents menus, ainsi que la sauvegarde des informations (Validation).

Choix des composants.

Décompte des I/Os nécessaires : LCD : 6 I/Os -> 4 lignes de Datas, RS, E. La pin Read/Write sera forcé en écriture, nous utiliserons les temporisations pour gérer les différents timings.
MAX6675 : 2 I/Os pour les lignes SPIs
Boutons : 5 I/Os
Sorties de pilotages de puissance : 5 I/Os -> 4 pour les relais de puissances, 1 pour la commande de ventilation
Entrée de commande : 2 I/Os -> 1 pour la commande de charge en mode automatique, 1 pour la commande de ventilation.
Broches pour l'ICSP : 2 I/Os
Soit un total de 22 I/Os.

Ayant en stock un PIC16F722, je vais donc baser le schéma sur cette référence, et en profiter pour découvrir la gestion des touches capacitives.

Calcul rapide des composants

Cette carte fonctionne sous 5V, les plus gros consommateurs de courant sont les relais. Chacun d'entre eux consomme une puissance indicative de 360 mW. J'estime donc la consommation de ces 4 relais à 1,6W (avec des coefficients de majoration), soit environ 320 mA. En comptant les consommations des autres composants, on montera au maximum à 500 mA. Il nous faut donc une alimentation de 2,5 VA

Evolution du projet.

Non, je ne l'ai pas oublié, j'ai juste un problème d'espace temps qui se retrouve incompatible avec l'ensemble des choses que j'ai envie de faire.
Je vais simplifier un peu l'architecture, je laisse tomber l'affichage LCD et les différentes touches. le paramétrage se fera au travers d'une interface série. Quoi, une interface série à l'heure de l'USB et des réseaux sans fil. La raison est simple : il existe plein de module permettant de convertir l'antique port série en une communication USB ou Bluetooth. La connexion d'un simple module bluetooth pour mettre à jour les différentes consignes de gestion en utilisant son smartphone favori.