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Commande par ordinateur du bruleur
de la chaudière du chauffage central
Bruleur
Le module de commande de la chaudière a rendu l'âme au bout d'un an. Un nouveau module me couterait plus de 1000€... Ne serait il pas possible de.... Bien sûr que c'est possible!
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Bruleur de chaudière


Le module de commande de la chaudière.
Bien visible: le transfo d'allumage.


Le module défectueux est enlevé
L'arrivée de gaz est au centre à droite, au centre le bloc des vannes avec un fin tuyau pour la veilleuse et un tuyau plus gros pour les bruleurs principaux..
Le bruleur lui-même est la partie métallique avec les 4 arrivées d'air et les injecteurs (tout le reste est de l'isolation).


Les vannes sont maintenant commandées par un circuit externe.
Un multimètre est nécessaire pour se rendre compte du cablage interne du bloc. Il y a un retour commun. Une diode de protection est ajoutée à chaque bobine pour absorber l'extra courant de rupture car les bobines sont excitées par un courant continu.


Il n'y a que la veilleuse allumée. Le tuyau de gaz est au centre, le fil de mesure à droite et le fil d'allumage à gauche. La tige d'allumage plonge dans la flamme et est chauffé au rouge.


Le bruleur principal est aussi en fonctionnement. La tige de mesure est rouge vif.

Situation d'origine

Le bruleur est commandé par le thermostat d'ambiance et limité par le thermostat de la chaudière. J'ai remplacé le thermostat d'ambiance par un triac et le tout est commandé par l'ordinateur. Le module de commande de la chaudière commande les clapets de gaz. Toutes les chaudières sont équipées d'une veilleuse et d'un bruleur principal.

Il est nécessaire de savoir ce que fait le module de commande quand on le met sous tension. En cas de défaillance du module, il faut pouvoir le remplacer par un système alternatif. J'avais déjà analysé le fonctionnement du module alors qu'il était neuf. Heureusement!

Le module ouvre la vanne à gaz de la veilleuse et produit des étincelles pour allumer le gaz. Cette situation dure tant que la veilleuse ne s'allume pas. Le module se bloque en condition d'alarme si la veilleuse ne s'allume pas au bout d'une minute. La vanne du bruleur principal est ouverte une fois que la veilleuse brule. L'allumage via une veilleuse est nécessaire pour éviter qu'il n'y ait trop de gaz combustible dans la chaudière si la flamme ne prend pas directement. Allumer la chaudière avec le bruleur principal est dangereux! Quand il n'y a plus de demande de chaleur, le courant est coupé et les vannes se referment. La veilleuse ne reste pas allumée, elle ne sert que d'aide à l'allumage.

Il existe des systèmes où la veilleuse reste allumée (souvent il faut l'allumer manuellement). La commande se limite à une vanne. Si la veilleuse s'éteint, l'arrivée de gaz est coupée par un système mécanique. Un tel système primitif n'a pas de module qui peut tomber en panne, mais la chaudière consomme constamment du gaz pour le veilleuse. L'eau chauffe d'une dixaine de degrés au bout d'une heure par la veilleuse.


Température de l'eau

La température de la chaudière est mesurée par un thermocouple qui est inséré dans une buse de mesure. Le signal est amplifié 10.000×. La buse de mesure contient aussi le thermostat de sécurité et le thermomètre d'eau.


Commande des vannes

Les vannes fonctionnent sous 110V continu. Un petit transfo de 10VA est suffisant. J'utilise un transfo de récupération d'un four à micro-ondes qui a deux secondaires. Le premier bobinage fournit l'alimentation pour les circuit de détection du gaz. Le second, qui servait à l'origine à fournir la tension pour l'afficheur fluorescent est utilisé pour l'alimentation des vannes.

Si tu ne sais pas sous quelle tension les vannes fonctionnent, il faut essayer avec une résistance de protection dont tu réduis la valeur au fur et à mesure. Les vannes fonctionnent généralement en courant continu.


Surveillance de la veilleuse

Les anciennes chaudières utilisaient un thermocouple (ou dans les systèmes vraiment préhistoriques un thermostat mécanique). Ces systèmes sont relativement lents et ne sont plus utilisés dans les chaudières modernes. Maintenant on utilise un système de mesure directe du plasma. Un plasma est un gaz ionisé qui conduit donc l'électricité (très peu: 1nA dans les meilleurs des cas, c.à.d. 0.001mA). La conduction électrique est meilleure dans un sens que dans l'autre, et c'est cet effet redresseur que nous utilisons. La sonde de mesure plonge dans la veilleuse et devient incandescente.

Une seconde sonde sert à l'allumage et se trouve à 10mm de la base métallique de la veilleuse. On envoie une très haute tension pour faire des étincelles lors de la phase d'allumage.

Schéma pour la détection de la veilleuse.


Système actuel

Il faut mesurer la tension d'ionisation toutes les secondes tant que le bruleur est en action, et la température de la chaudière toutes les 5 secondes. Le thermostat de sureté reste en fonction pour couper l'alimentation électrique en cas de surchauffe. Un watchdog coupe l'alimentation des vannes si l'ordinateur ne produit plus d'impulsions de controle, un signe que l'ordinateur s'est bloqué.

Une petite capacité apporte une tension alternative à la sonde. Il n'y a pas d'effet redresseur tant que le veilleuse ne brule pas. La tension est pratiquement nulle. Cette valeur est mémorisée par l'ordinateur. La vanne de la veilleuse est ouverte et on produit des étincelles d'allumage. L'effet redresseur se fait sentir dès que la veilleuse brule et la tension redressée augmente. On coupe le générateur d'étincelles et on continue la mesure pour s'assurer qu'elle est stable. On peut maintenant allumer le bruleur principal. La tension redressée van encore augmenter un peu.

L'effet redresseur est très faible et produit une tension négative à très haute impédance qui doit être amplifiée par un transistor à effet de champ (FET). La polarité est inversée et envoyée au convertisseur A/D de l'ordinateur.

Si la tension chûte (extinction de la flamme), il faut fermer immédiatement les vannes. Au bout d'une minute (si il n'y avait que la veilleuse en fonctionnement) ou 5 minutes (si le bruleur principal était en fonctionnement) on recommence un cycle d'allumage. Ce temps d'attente permet de diluer le gaz et évite une explosion. Chaque année, je controle le fonctionnement des routines de sécurité en coupant l'arrivée du gaz: les deux vannes doivent se fermer directement et le logiciel donne une condition d'erreur (allumage d'un témoin led clignotant).

Contrairement au système d'origine, je lasse la veilleuse allumée tant qu'il y a une demande de chaleur, même si le bruleur principal est coupé parce que la température de consigne est atteinte. Le fait qu'il y ait une demande de chaleur implique qu'il faudra rallumer le bruleur principal dès que la température de la chaudière sera redescendue.

La chaudière est équipée d'une veilleuse et de 4 bruleurs en ligne. Il aurait été idéal de pouvoir moduler la puissance de chauffe en n'allumant qu'un ou deux bruleurs par exemple quand il ne fait pas très froid et que la demande de chaleur est faible.

Schéma de l'allumage du gaz.

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