EP1685645A1 - Dispositif de commande du deplacement d´un volet roulant - Google Patents

Dispositif de commande du deplacement d´un volet roulant

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Publication number
EP1685645A1
EP1685645A1 EP04769646A EP04769646A EP1685645A1 EP 1685645 A1 EP1685645 A1 EP 1685645A1 EP 04769646 A EP04769646 A EP 04769646A EP 04769646 A EP04769646 A EP 04769646A EP 1685645 A1 EP1685645 A1 EP 1685645A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
inverter
diodes
sector
switch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04769646A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alain Tranchand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Somfy SA
Original Assignee
Somfy SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Somfy SA filed Critical Somfy SA
Publication of EP1685645A1 publication Critical patent/EP1685645A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
    • E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
    • E06B9/26—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds
    • E06B9/28—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds with horizontal lamellae, e.g. non-liftable
    • E06B9/30—Lamellar or like blinds, e.g. venetian blinds with horizontal lamellae, e.g. non-liftable liftable
    • E06B9/32—Operating, guiding, or securing devices therefor

Definitions

  • the invention relates to the field of motorization of roller shutters and of concealing or closing products or the like, intended for the building industry.
  • the invention relates more particularly to a home automation device defined by the preamble of claim 1.
  • Patent application EP 1 091 078 constitutes an example of such an embodiment.
  • the actuator comprises a connection between the sector and the motor by mounting a thyristor rectifier controlled by a receiver of radioelectric orders.
  • Patent application JP 2001-218498 also describes a device comprising a DC motor supplied from the AC sector through a converter followed by a control block ensuring bipolar reversal according to the orders received by the device, d 'a remote control.
  • DC motors have a problem. Between them and the voltage source, they require a manual or controlled bipolar inverter to allow their rotation to be controlled in one direction or the other.
  • bipolar inverters are common in the field of very low voltage, but they are not offered in ranges of wall switches for the building such as those installed by electricians for lighting installations.
  • the ranges of wall switches for the building have the advantage of a coherent design, adapted on a case-by-case basis to the decoration of the house or building. They are available almost exclusively in the form of unipolar two-position and three-position inverters when they are designed to control AC motors. Except by using a relay device, an installer cannot therefore ensure consistency in the same room between the light switches and the actuator control switches comprising DC motors.
  • document DE 22 47 578 discloses a device for controlling the power supply to a direct current motor with a power of the order of 25 mW.
  • This device comprises a transformer, the primary winding of which is supplied by the mains voltage, and a three-position reversing switch connected in parallel with two diodes mounted head to tail.
  • the switch makes it possible to short-circuit one of the diodes and to supply, through the other diode, the motor with a rectified single-wave voltage from the voltage available at the terminals of the secondary winding of the transformer. Due to the very low power consumed by the motor (compared to that of an actuator intended to move a movable element of closure, concealment or sun protection), the device makes it possible to connect the motor not to the mains but to the secondary of a transformer.
  • the object of the invention is to provide a control device making it possible to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the invention provides a control device having elements compatible with traditional electrical equipment and compatible with devices for supplying alternative actuators.
  • control device is characterized by the characterizing part of claim 1. Different embodiments of the device are defined by dependent claims 2 to 7.
  • Figure 1 is an electrical diagram of a first embodiment of the device.
  • Figure 2 is an electrical diagram of a second embodiment of the device.
  • the device 1 for controlling the movement of a movable closure, concealment or sun protection element is shown in the single figure of the request.
  • This device is supplied by the single-phase electrical energy distribution sector (230 V, 50 or 60 Hz), with a phase conductor LP and a neutral conductor LN.
  • a possible protective conductor (earthing) is not shown.
  • This device comprises a DC actuator 3 and a three-position unipolar reverser K making it possible to differentiate an ascent or movement command in a first direction UP, a descent or movement command in a second direction DN and a command engine stop 0.
  • the switch K is shown in a position for controlling a downward movement.
  • This reversing switch can also consist of two non-reversing switches electrically connected, with for example a mechanical device excluding their being closed simultaneously.
  • Two diodes D1 and D2 are mounted in parallel in opposite directions between the phase conductor LP and a first and a second contact UP and DN of the inverter K.
  • the movable contact of the inverter K is connected to the actuator 3 by a P1 wire.
  • the assembly 2 comprising the inverter and the two diodes ensuring a rectification function of the mains voltage constitutes, for example, a wall switch meeting the electrical standards in force in the building sector.
  • This assembly can also be integrated into the engine casing.
  • the voltage between the wires P1 and P2 downstream of the switch K comprises only the positive half-waves of the mains voltage, comprises only the negative half-waves of the mains voltage or is zero depending on the state of the inverter.
  • the control device 1 ' comprises an assembly 2' having two diodes D'1 and D'2 and an inverter K '.
  • the two diodes are connected in series, in opposition between the phase conductor LP and the wire P1 connecting the assembly 2 'to the actuator 3.
  • the terminal common to the two diodes D'1 and D'2 is connected to the movable contact of the inverter K ', a first contact UP' of the inverter K 'is connected to the phase conductor LP and a second contact DN' of the inverter K 'is connected to the wire P1.
  • the terminal common to the two diodes can be connected to their cathodes or to their anodes.
  • the actuator 3 comprises a direct current motor driving an element 4 of movable or rollable screen type located in the building. It may include an automatic stop device stopping the supply of the motor when the limit switches are reached. The stop can be caused by rotation counting, or by detection of overcurrent of the motor current. ELD or ELU contacts open respectively when an extreme low position or an extreme high position is reached.
  • the motor M is supplied by a single alternating current flowing from the neutral conductor LN to the phase conductor LP through the diode D2.
  • the motor turns in the direction causing a descent of the element 4 which it drives and its supply stops as soon as the ELD contact opens, the screen then being in the extreme low position.
  • a diode D3 mounted in parallel with the contact ELU allows the element to rise, by authorizing the circulation of a current from the phase conductor LP to the neutral conductor LN, that is to say corresponding to the position UP of the inverter K.
  • a diode D4 makes it possible to supply the motor in the direction of descent when the element has reached its extreme high position.
  • the position 0 of the inverter K can be connected to the neutral conductor LN.
  • a motor is used whose nominal voltage is equal to or close to the average voltage of the sector rectified by a full-wave rectification device.
  • the insulation voltage of the motor is moreover at least equal to the amplitude of the sector sine wave.
  • the motor is dimensioned to have a nominal power equal to the necessary power, but with a nominal voltage equal to or close to half the average full-wave alternation voltage.
  • the insulation voltage of the motor is again at least equal to the amplitude of the sine wave.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Civil Engineering (AREA)
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Abstract

Le dispositif (1) comprend un actionneur (3) à courant continu, un élément redresseur (D1, D2) et un interrupteur (K) commandant l'alimentation de l'actionneur en reliant l'actionneur au secteur via l'élément redresseur. Il est caractérisé en ce que l'interrupteur (K) permet de relier galvaniquement l'actionneur au secteur, en ce que l'interrupteur (K) est un inverseur unipolaire à trois positions (UP, DN, 0) et en ce que le redresseur est constitué de deux diodes (D1, D2) reliées à l'inverseur.

Description

Dispositif de commande du déplacement d'un volet roulant.
L'invention se rapporte au domaine de la motorisation de volets roulants et de produits d'occultation ou de fermeture ou similaires, destinés au bâtiment. L'invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif domotique défini par le préambule de la revendication 1.
Il est connu de l'art antérieur de remplacer les actionneurs traditionnellement utilisés pour la manœuvre de volets roulants, stores, portes ou portails et équipés de moteurs à courant alternatif (tels le moteur à induction monophasé à condensateur permanent), par des actionneurs équipés de moteurs à courant continu pouvant supporter une tension élevée, typiquement de l'ordre de la tension maximum du réseau alternatif, soit 325 V pour un secteur de tension efficace 230 V.
La demande de brevet EP 1 091 078 constitue un exemple d'une telle réalisation. L'actionneur comporte une liaison entre le secteur et le moteur par montage redresseur à thyristors commandé par un récepteur d'ordres radioélectriques.
La demande de brevet JP 2001-218498, décrit également un dispositif comprenant un moteur à courant continu alimenté à partir du secteur alternatif à travers un convertisseur suivi d'un bloc de contrôle assurant l'inversion bipolaire selon les ordres reçus par le dispositif, d'une commande à distance.
Il est connu du brevet US 4,560,909 d'utiliser des dispositifs de commande en demi-onde, pour la commande séparée de deux charges telles une lampe et un ventilateur. Il est également connu de passer d'une alimentation pleine onde à une alimentation demi-onde dans les installations d'éclairage, par exemple pour indiquer une prochaine extinction à la fin d'une temporisation ou encore comme dans le brevet US 432,034 pour passer d'une alimentation pleine puissance à puissance réduite dans une application où l'activation de la charge nécessite plus de puissance que son maintien à l'état activé.
L'art antérieur suggère d'utiliser des dispositifs de redressement double alternance pour l'alimentation de moteurs à courant continu ou de moteurs universels et cela, même si un découpage temporel à l'aide de thyristors permet de bloquer partiellement l'alimentation lors de chaque alternance. On peut par exemple citer le brevet US 3,639,822 décrivant un dispositif d'alimentation d'un outillage électrique comprenant un moteur à courant continu, le brevet US 5,015,928 décrivant un dispositif d'alimentation d'un moteur universel et le brevet US 6,321 ,030 décrivant un dispositif d'alimentation d'un moteur à courant continu avec contrôle de vitesse et/ou du couple.
Les moteurs à courant continu présentent un problème. Ils nécessitent entre eux et la source de tension un inverseur bipolaire manuel ou commandé pour permettre de commander leur rotation dans un sens ou dans l'autre. Ces inverseurs bipolaires sont courants dans le domaine de la très basse tension, mais ils ne sont pas proposés dans les gammes d'interrupteurs muraux pour le bâtiment tels que ceux implantés par les électriciens pour les installations d'éclairage. Les gammes d'interrupteurs muraux pour le bâtiment présentent l'intérêt d'un design cohérent et adapté au cas par cas à la décoration de la maison ou du bâtiment. Ils sont disponibles quasi-exclusivement sous forme d'inverseurs unipolaires à deux positions et à trois positions lorsqu'ils sont prévus pour permettre de commander des moteurs à courant alternatif. Sauf à passer par un dispositif à relayage, un installateur ne peut donc pas assurer la cohérence dans un même local entre les interrupteurs d'éclairage et les interrupteurs de commande d'actionneurs comportant des moteurs à courant continu.
Dans un tout autre domaine que celui des actionneurs destinés à déplacer un élément mobile de fermeture, d'occultation ou de protection solaire (le domaine des dispositifs de projection de diapositives), on connaît du document DE 22 47 578 un dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur à courant continu d'une puissance de l'ordre de 25 mW. Ce dispositif comprend un transformateur dont l'enroulement primaire est alimenté par la tension secteur et un interrupteur inverseur à trois positions branché en parallèle avec deux diodes montées tête- bêche. L'interrupteur permet de court-circuiter l'une des diodes et d'alimenter, à travers l'autre diode, le moteur sous une tension redressée simple alternance à partir de la tension disponible aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur. Du fait de la très faible puissance consommée par le moteur (comparée à celle d'un actionneur destiné à déplacer un élément mobile de fermeture, d'occultation ou de protection solaire), le dispositif permet de relier le moteur non pas au secteur mais au secondaire d'un transformateur.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de commande permettant de pallier aux inconvénients cités. En particulier l'invention propose un dispositif de commande présentant des éléments compatibles avec l'appareillage électrique traditionnel et compatibles avec les dispositifs d'alimentation d'actionneurs alternatifs.
Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1. Différents modes de réalisation du dispositif sont définies par les revendications dépendantes 2 à 7.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 1 est un schéma électrique d'un premier mode de réalisation du dispositif.
La figure 2 est un schéma électrique d'un deuxième mode de réalisation du dispositif.
Le dispositif 1 de commande du mouvement d'un élément mobile de fermeture, d'occultation ou de protection solaire est représenté sur l'unique figure de la demande. Ce dispositif est alimenté par le secteur monophasé de distribution d'énergie électrique (230 V, 50 ou 60 Hz), avec un conducteur de phase LP et un conducteur neutre LN. Un éventuel conducteur de protection (mise à la terre) n'est pas représenté.
Ce dispositif comprend un actionneur 3 à courant continu et un inverseur unipolaire K à trois positions permettant de différencier une commande de montée ou de mouvement dans un premier sens UP, une commande de descente ou de mouvement dans un deuxième sens DN et une commande d'arrêt 0 du moteur. L'interrupteur K est représenté dans une position de commande d'un mouvement de descente.
Cet interrupteur inverseur peut aussi être constitué de deux interrupteurs non inverseurs reliés électriquement, avec par exemple un dispositif mécanique excluant qu'ils soient fermés simultanément. Deux diodes D1 et D2 sont montées en parallèle en sens opposés entre le conducteur de phase LP et un premier et un deuxième contacts UP et DN de l'inverseur K. Le contact mobile de l'inverseur K est relié à l'actionneur 3 par un fil P1. L'ensemble 2 comprenant l'inverseur et les deux diodes assurant une fonction de redressement de la tension du secteur constituent par exemple un interrupteur mural répondant aux normes électriques en vigueur dans le domaine du bâtiment. Cet ensemble peut également être intégré dans l'enveloppe du moteur. La tension entre les fils P1 et P2 en aval de l'interrupteur K ne comporte que les alternances positives de la tension secteur, ne comporte que les alternances négatives de la tension secteur ou est nulle selon l'état de l'inverseur.
Dans un deuxième mode de réalisation, représenté à la figure 2, le dispositif de commande l' comprend un ensemble 2' présentant deux diodes D'1 et D'2 et un inverseur K'. Les deux diodes sont montées en série, en opposition entre le conducteur de phase LP et le fil P1 reliant l'ensemble 2' à l'actionneur 3. La borne commune aux deux diodes D'1 et D'2 est reliée au contact mobile de l'inverseur K', un premier contact UP' de l'inverseur K' est relié au conducteur de phase LP et un deuxième contact DN' de l'inverseur K' est relié au fil P1. Dans ce mode de réalisation, la borne commune aux deux diodes peut être reliée à leurs cathodes ou à leurs anodes.
L'actionneur 3 comprend un moteur à courant continu entraînant un élément 4 de type écran déplaçable ou enroulable situé dans le bâtiment. Il peut comprendre un dispositif d'arrêt automatique stoppant l'alimentation du moteur lorsque les fins de course sont atteintes. L'arrêt peut être provoqué par comptage en rotation, ou par détection de surintensité du courant moteur. Des contacts ELD ou ELU s'ouvrent respectivement lorsqu'une position extrême basse ou une position extrême haute est atteinte.
Dans la situation représentée sur la figure, le moteur M est alimenté par un courant simple alternance circulant du conducteur de neutre LN vers le conducteur de phase LP à travers la diode D2. Le moteur tourne dans le sens provoquant une descente de l'élément 4 qu'il entraîne et son alimentation cesse dès que le contact ELD s'ouvre, l'écran étant alors en position extrême basse. On remarque qu'une diode D3 montée en parallèle du contact ELU permet la remontée de l'élément, en autorisant la circulation d'un courant du conducteur de phase LP vers le conducteur de neutre LN, c'est-à-dire correspondant à la position UP de l'inverseur K. De la même manière, une diode D4 permet d'alimenter le moteur dans le sens descente quand l'élément a atteint sa position extrême haute.
Ainsi, pour faire tourner le moteur dans un sens de rotation, celui-ci est alimenté par les alternances positives de la tension secteur et pour le faire tourner dans l'autre sens, il est alimenté par les alternances négatives. Un tel dispositif de commande permet l'utilisation d'un inverseur unipolaire dont l'usage est courant dans les installations électriques des bâtiments.
Dans le premier mode de réalisation du dispositif, pour assurer le blocage du moteur à l'arrêt, la position 0 de l'inverseur K peut être reliée au conducteur de neutre LN. Cependant, il peut être préférable de commander la fermeture d'un relais RL à manque de tension, dont le contact à ouverture ri se ferme dès que le moteur n'est plus alimenté.
Les caractéristiques du moteur 3 doivent répondre à des critères de dimensionnement résultant d'une alimentation par la tension secteur redressée simple alternance. Ainsi, dans une première variante de réalisation du dispositif, on utilise un moteur dont la tension nominale est égale ou voisine de la tension moyenne du secteur redressée par un dispositif de redressement double alternance. La tension d'isolement du moteur est par ailleurs au moins égale à l'amplitude de l'onde sinusoïdale du secteur. Ce choix entraîne un surdimensionnement du moteur : sa puissance nominale, qui ne sera jamais atteinte, est choisie deux fois supérieure à la puissance nécessaire. L'avantage de ce choix est de bénéficier de moteurs prévus par les fabricants pour fonctionner directement sur le secteur redressé double alternance, et donc disponibles en grandes quantités et à faible coût.
Dans une seconde variante de réalisation, le moteur est dimensionné pour présenter une puissance nominale égale à la puissance nécessaire, mais avec une tension nominale égale ou voisine de la moitié de la tension moyenne double alternance. La tension d'isolement du moteur est de nouveau au moins égale à l'amplitude de l'onde sinusoïdale. Cette solution nécessite un dimensionnement spécial du moteur pour ce type d'application, l'adaptation du moteur en terme de puissance est meilleure.
Le choix entre l'une ou l'autre des variantes de réalisation est réalisé au cas par cas, selon les contraintes économiques spécifiques. Les contraintes induites sur le dimensionnement du moteur ont un coût, paradoxalement et peut-être pour ce seul type d'application, plus faible que le coût d'utilisation d'inverseurs bipolaires.
De plus, les automatismes développés depuis plusieurs décennies pour la commande de moteurs alternatifs utilisent en général en sortie une configuration équivalente à un inverseur unipolaire à trois positions. Ils sont par conséquent utilisables pour piloter également des actionneurs simples comportant un moteur à courant continu conformément à l'invention.
Enfin, la simplification apportée par l'usage d'un inverseur unipolaire facilite la mise en œuvre d'un interrupteur intégré dans l'actionneur et télé-manipulable comme décrit dans la demande EP 0 866 207 ou dans la demande WO 01/61139.
L'homme du métier est normalement dissuadé d'utiliser un dispositif de redressement simple alternance. En effet, cette solution engendre a priori des effets indésirables tels des pulsations de couple ou des vibrations. Cependant, les essais réalisés dans le cadre de cette invention infirment cette théorie.

Claims

Revendications :
1. Dispositif (1) domotique de commande du déplacement d'un élément mobile (4) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire équipant un bâtiment, comprenant un actionneur (3) à courant continu, un élément redresseur (D1 , D2 ; D'1 , D'2) et un interrupteur (K ; K') commandant l'alimentation de l'actionneur en reliant l'actionneur au secteur via l'élément redresseur, caractérisé en ce que l'interrupteur (K ; K') permet de relier galvaniquement l'actionneur au secteur, en ce que l'interrupteur (K ; K') est un inverseur unipolaire à trois positions (UP, DN, 0) et en ce que le redresseur est constitué de deux diodes (D1 , D2 ; D'1 , D'2) reliées à l'inverseur.
2. Dispositif (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les diodes (D1 , D2) sont montées en parallèle, tête-bêche entre la phase du secteur et l'inverseur (K), la cathode d'une diode (D1) et l'anode de l'autre diode (D2) étant chacune reliée à un contact différent (UP, DN) de l'inverseur.
3. Dispositif (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les diodes (D'1 , D'2) sont montées en série en opposition entre le secteur et l'actionneur, la borne commune des deux diodes étant reliée au contact mobile de l'inverseur (K'), un premier contact (UP') de l'inverseur étant relié au secteur et un deuxième contact (DN') de l'inverseur étant relié à l'actionneur (3).
4. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (3) présente une tension nominale d'alimentation au moins approximativement égale à la tension secteur redressée double alternance et présente une puissance nominale au moins approximativement deux fois supérieure à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile (4).
5. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur (3) présente une tension nominale d'alimentation au moins approximativement moitié de la tension secteur redressée double alternance et présente une puissance nominale au moins approximativement égale à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile (4).
6. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'inverseur (K) est situé dans l'enveloppe de l'actionneur (3).
Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'inverseur (K) respecte les normes en vigueur dans le domaine du bâtiment pour être encastré dans un mur du local que le dispositif équipe ou fixé sur un mur.
EP04769646A 2003-10-24 2004-10-15 Dispositif de commande du deplacement d´un volet roulant Withdrawn EP1685645A1 (fr)

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