EP2453092B1 - Installation domotique comprenant un dispositif de manoeuvre d'un volet battant d'un bâtiment et procédé de commande d'une telle installation. - Google Patents

Installation domotique comprenant un dispositif de manoeuvre d'un volet battant d'un bâtiment et procédé de commande d'une telle installation. Download PDF

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EP2453092B1
EP2453092B1 EP11188681.8A EP11188681A EP2453092B1 EP 2453092 B1 EP2453092 B1 EP 2453092B1 EP 11188681 A EP11188681 A EP 11188681A EP 2453092 B1 EP2453092 B1 EP 2453092B1
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EP
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actuator
wind
shutter
torque
internal parameter
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EP11188681.8A
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Pierre-Emmanuel Cavarec
Pierre Geriniere
Sébastien Lemaître
Florent Pellarin
Fabien Rousseau
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Somfy Activites SA
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    • E05Y2900/13—Type of wing
    • E05Y2900/146—Shutters

Definitions

  • the invention relates to a home automation system comprising a hinged shutter and a device for operating the shutter.
  • the invention also relates to a method for controlling such an installation.
  • the swing shutter has specific constraints of use in the presence of all wind-related situations: weak established wind, strong established wind, gusty wind, rotating wind, etc. These situations themselves vary on the same site and from one site to another, it is understood that the product offers lead to an over-sizing of these, so as to be able to face all the situations. . This results in bulky, unsightly, expensive and difficult to install products.
  • patent application EP 0 484 258 describes a geared motor whose arrangement makes it possible to ensure proper and automatic opening of the leaf, even when the leaf is subjected to violent gusts of wind.
  • the patent application EP 0 366 575 describes a device for controlling leaves such as shutters.
  • the device comprises an electromagnet able to lock the pivoting movement of an arm driven in rotation by a gear motor, the electromagnet engaging a lug in an open position notch of the arm or by engaging the lug in a closed position notch of the arm. arms.
  • a so-called release button causes a mechanical action to move the lug away from the notch and unlock the pivoting arm.
  • the rotation of the leaf if it is caused by a criminal, causes the rotation of the pivoting arm, of the entire reducer and finally drives the rotation of the motor which then serves as a means of detecting an intrusion attempt, coupled to a central unit. alarm. This document does not mention the effects of wind.
  • the patent FR2711174 describes a compact motorized drive system for a shutter, including a manual release device, useful in the event of a breakdown of the motorized drive system, to avoid forcing and damaging the motor when pushing the shutter. This document also specifies that the system makes it possible to drive the shutter in the event of strong wind, but could be damaged if the shutter is left ajar in the same wind conditions.
  • the aim of the invention is to provide a home automation installation comprising a shutter operating device overcoming the mentioned drawbacks and improving operating devices known from the prior art.
  • the invention proposes a device for operating a shutter which is compact, affordable, aesthetic, simple and easy to install.
  • the invention further provides a shutter operating device which is protected against external elements, in particular against the effects of the wind, statically and dynamically.
  • a home automation system according to the invention is defined by claim 1.
  • a control method according to the invention is defined by claim 4.
  • the figure 1 schematically represents an embodiment of a home automation installation 100 according to the invention comprising a first and a second swing shutters 51, 52, an embodiment of an operating device 110 according to the invention, acting on each swing shutter, and a means 41 for remote control of the operating device.
  • the maneuvering device 110 comprises a first actuator 11 acting on the first hinged shutter 51 by means of a first connecting means 12 or for transmitting movement or mechanical coupling, a second actuator 21 acting on a second hinged shutter 52 by means of a second connecting means 22 or transmission of movement or mechanical coupling.
  • the first and second connecting means comprise for example a pivoting arm fixedly connected to an output shaft of the actuator and connected by guiding to a slide fixed to the flap shutter.
  • the first hinged shutter pivots (using hinges not shown) around a first vertical axis 53 and the second hinged shutter pivots around a second vertical axis 54.
  • the rotation of the actuator output shaft drives that of the shutter.
  • the first actuator comprises a first disengagement means provided with a first disengagement control 13 and the second actuator comprises a second disengagement means provided with a second disengagement control 23.
  • the two actuators are connected to a control unit 30, respectively by a first supply link 31 and by a second supply link 32.
  • control unit and the first actuator are arranged in the same housing 10, and the first actuator is designated by “master actuator”, while the second actuator is designated by “slave actuator”.
  • the operation of each actuator results in the evolution of at least one internal parameter of the actuator.
  • a first internal parameter of the actuator is representative of its speed
  • a second internal parameter of the actuator is representative of its torque, reflecting the force exerted on the swing shutter by the actuator and / or exerted by the swing shutter on the actuator.
  • the internal parameters are measured at the level of a low-power electric motor, contained in the actuator and normally causing the latter to move when the motor is powered.
  • a first feedback signal 33 is transmitted by the first actuator to the control unit and a second feedback signal 34 is transmitted by the second actuator.
  • a third feedback signal 35 is transmitted by the first actuator to the control unit and a fourth feedback signal 36 is transmitted by the second actuator.
  • the feedback signal can come from sensors located in the actuators, for example torque sensors and / or speed sensors.
  • a return signal or the two return signals from each actuator is taken or are taken directly from the actuator supply link, as shown in dotted lines under the references 34 'and 36'.
  • a measurement of the current supplied to the actuator and / or a measurement of the voltage at the terminals of the actuator gives information on the torque and / or speed of the actuator.
  • the feedback signals are directly processed within the control unit.
  • the return signals are representative in particular of the effects of the wind on the swing shutter.
  • control unit comprises a program for detecting the effects of the wind 30a by analyzing the return signals.
  • the means emitting the return signals and the program for detecting the effects of the wind constitute a means for detecting the wind of the maneuvering device.
  • the control unit is supplied by a supply means 37 comprising for example a photovoltaic panel and an accumulation means, in particular a supercapacitor or a battery.
  • the power supply means comprises a switching power supply connected to the household electrical network.
  • the control unit is also connected to an RFU command receiver, of the radiofrequency and bidirectional type.
  • the command receiver communicates with a radiofrequency network 40 of the home automation type.
  • a remote control means 41 also communicates with the radiofrequency network bidirectionally and the command receiver 38 is therefore able to receive commands from the remote control means, when a user acts on a control interface. 42 of the remote control means.
  • the remote control means can send a sensitive signal to the user by means of a sensitive means 43, if he receives a particular message from the command receiver.
  • the control unit comprises a signaling program 30b.
  • the signaling program, the sensitive means, the command transmitter and the command receiver, then constitute a signaling means of the maneuvering device, which can be activated by the wind detection means.
  • the operating device also comprises means for blocking the shutter described in relation to the figures 5A and 5B .
  • the locking means can also serve as a braking or damping means in the presence of a very strong wind.
  • the locking means can comprise a sliding locking means MB when a torque greater than a predefined value CGLISS is applied at the output of this sliding locking means.
  • the home automation installation can only include the first shutter 51, the remote control means 41 and an operating device 110 deprived of the second actuator.
  • the home automation installation may include a larger number of swing shutters and / or pairs of swing shutters, each swing shutter or each pair of swing shutters being connected to an operating device and the remote control means being able to act on several control devices.
  • the wind can act on the swing shutter or the swing shutters, as represented by a solid arrow 60.
  • An obstacle 70 can oppose the movement of one or both shutters.
  • the maneuvering device comprises hardware and software means making it possible to govern its operation in accordance with the method which is the subject of the invention, in particular to govern the steps of this method and their sequences.
  • Material means include the control unit.
  • the software means can be contained in the control unit.
  • the software means can in particular comprise a computer program code means suitable for carrying out the steps of the method according to the invention, when the program is running on a computer.
  • the figure 2 represents an embodiment of a control method or of an operating method of a maneuvering device according to the invention.
  • a first step S1 the control unit receives, via the command receiver, an order to move the shutter. This movement order is recorded in a memory of the control unit.
  • a second step S2 the movement order is executed.
  • the control unit applies a supply voltage to the first supply link and / or to the second supply link.
  • the polarity of the supply voltage depends on the state of the actuator before the reception of the movement command, this state being stored in a memory of the control unit.
  • the master actuator is supplied before the slave actuator during an opening movement of the swing shutters, while the slave actuator is supplied before the master actuator during a closing movement of the swing shutters.
  • a third step S3 the action of the wind on a swing shutter is detected.
  • the detection is done as indicated above by analyzing at least one internal parameter of the actuator. This detection is able to differentiate between a wind detection and a detection of another. phenomenon modifying the movement of the swing shutter, such as the contact of the swing shutter with an obstacle or with an end stop, as explained for example in relation to the figure 3 .
  • a fourth step S4 the control unit executes a saving procedure, so as to put the swing shutter in a position of safety vis-à-vis the effects of the wind.
  • a first safety position is the open position of the swing shutter and another safety position is the closed position of the swing shutter.
  • the choice to go to one safety position rather than the other depends on the analysis of at least one internal parameter of the actuator, as explained for example in relation to the figure 4 .
  • a safety position which is not part of the invention, can also be the current position of the actuator at the time of detection, by coupling this safety position with a braking locking of the actuator, as explained for example. in relation to the figure 5B .
  • a fifth step S5 the signaling program of the control unit causes the transmission of a message to the remote control means to warn the user by means of a sensory signal transmitted by the remote control means.
  • remote control for example the flashing of a light-emitting diode or an audible signal.
  • a visual or audible signal is emitted by a signaling means fully included in the actuator.
  • a visual signal is provided by a particular movement of the shutter around its safety position, or by stopping the swing shutter in a particular position in the vicinity of the safety position, under control of the signaling program.
  • the fifth step takes place in parallel with the fourth step or before the fourth step.
  • a sixth step S6 the user goes to the vicinity of the operating device and proceeds to manually disengage the actuator. This is not an unlocking but a real disengagement, for example carried out at the level of the output shaft of the actuator, such that a movement of the flap does not cause any rotation of the electric motor contained in the actuator.
  • a seventh step S7 the disengaged state of the actuator is detected electrically, for example during an action on an electrical contact caused by the manual disengagement.
  • step S8 the user manually causes the movement of the swing shutter, from the safety position to the desired position, taking advantage of a lull in the wind or devoting the necessary muscular effort to this movement.
  • This movement brings the swing shutter either into a fully closed end-of-travel position or into a fully open end-of-travel position.
  • a ninth step S9 the user engages the actuator again, and this engaged state is detected in a tenth step S10.
  • control unit cancels the movement order registered in the first step.
  • the control unit memorizes that the actuator is in an end-of-stroke position, but can ignore which end-of-stroke position it is if the control device does not include a specific position sensor, for example if the position is only deduced from internal parameters of the actuator and that these parameters relate to the motor, the latter not rotating during the eighth step.
  • control unit is therefore automatically reset to cause the actual movement desired by the user during the next uses of the remote control means.
  • control unit is able to correct the problems caused by the disengagement of the actuator, namely the lack of knowledge of the position of the flap after disengagement.
  • the seventh step can be deleted if the tenth step is able to detect a change of state (change to the engaged state) of the actuator.
  • the figure 3 represents an embodiment and its variant of the wind detection step S3 of the control method.
  • a first sub-step S31 checks, in order to allow passage to the second sub-step, that there is variation of at least one internal parameter of the actuator while the position of the hinged shutter is located outside a stop zone, that is to say outside the vicinity of the end stops. If this is indeed the case, we go to the second sub-step S32 in which the discrimination is carried out between an internal parameter variation reflecting the presence of wind and an internal parameter variation reflecting the presence of an obstacle. This discrimination can be more or less complex to achieve.
  • a simple embodiment consists in deducing that there is an obstacle, and in triggering for example the connection to an Obstacle software module for handling an obstacle, if the variation of the internal parameter reflects a sudden cancellation of the speed, for example a cancellation of speed in less than a second, or at least a considerable and sudden decrease in speed, for example a speed dropping below 10% of its nominal value in less than a second.
  • the first sub-step does not take into account the position with respect to the stop zones, and it is the Obstacle software module which performs a different treatment depending on whether the estimated position of the swing shutter is in a stop zone, for example in simply ceasing power to the motor and shorting it out as described below, or is outside of a stopper zone, for example causing the actuator to roll back slightly before stopping to stop. power the motor.
  • a wind detection is deduced from the presence of a fluctuating component, in particular an alternating component, in the variation of the internal parameter, caused for example by a gusty wind.
  • the wind detection step uses historical data, for example recorded in a learning procedure, to locate any hard points during a movement without the presence of wind or the presence of an obstacle and so as not to later confuse a hard spot with a gust of wind.
  • a variant of the second sub-step is shown under the reference S32 ′.
  • This variant applies to the presence of two coupled actuators acting on a pair of shutters. It consists in comparing and correlating variations of an internal parameter of the first actuator with internal variations of a second actuator.
  • the wind is applied simultaneously to the two leaves, with effects of varying amplitude due to the angular position of each leaf with respect to the wind, but nevertheless synchronous or almost synchronous.
  • an obstacle generally acts only on a single leaf, except possibly in the case where the obstacle is placed right up against a pair of shutters in the closed position, which places it in a stop zone.
  • the correlation also makes it possible to detect with certainty the presence of wind. This correlation is made possible by the bidirectional link of each control device with the home automation network.
  • This message can also be broadcast on the home automation network to enable other equipment sensitive to wind, for example a patio awning, to be secured.
  • Wind detection can also be detected by analyzing the first internal parameter representative of the speed of the electric motor and analyzing the second internal parameter of the electric actuator representative of its torque. It can be concluded that there is wind when the second internal parameter exceeds a second threshold while the first internal parameter exceeds a first threshold.
  • the figure 4 shows an embodiment of a step of executing the procedure for saving the control method during the fourth step S4.
  • the actuator places the swing shutter in a safety position with respect to the effects of the wind.
  • a safety position is a fully open position of the swing shutter or a fully closed position of the swing shutter.
  • one or the other of the safety positions is chosen. It is therefore necessary, depending on the case, either to continue the movement in progress or to reverse it.
  • a first sub-step S41 an increase in the resistive force is detected (for example an increase in the torque supplied by the electric motor).
  • the control unit causes the movement to be reversed.
  • the new movement in the opposite direction to that corresponding to the execution of the command order received during the first step, therefore continues until it reaches a limit stop (in total closing or in total opening), constituting a safety position.
  • a significant resistive force is detected but this presents a temporal decrease immediately after detection.
  • the current movement is continued. This case occurs, for example, when a strong wind appears while the surface of the swing shutter against the wind (projection of the surface of the swing shutter on a plane perpendicular to the direction of the wind) decreases due to the current rotation of the shutter. flying.
  • a third sub-step S43 it is detected that the force is driving, that is to say that it is the actuator which is driven by the roller shutter, and the movement in progress is then continued, either in continuing to supply the motor as previously, either by switching to a damping mode described in relation to the figure 5B .
  • the figure 5A shows an embodiment of the second electric actuator 21 and of the blocking means arranged in the control device.
  • the figure 5A the same applies to the first actuator in replacing all the references of the second ten (21-29) by references of the first ten (11-19) keeping the same number of units.
  • the actuator comprises an electric motor 24 of low power, preferably of the type with permanent magnets and a collector, the mechanical output 25 of which is connected to a disengagement means 26 followed by a reduction gear 27 whose output shaft is a shaft. output of the actuator connected to the connecting means 22.
  • the reducer has a reduction ratio R, for example equal to 200, between an input of the reducer connected to the electric motor and the output of the reducer connected to the connecting means.
  • R for example equal to 200
  • all or part of the reducer is arranged upstream of the disengaging means, as symbolized by an arrow in dotted line A1, or is combined with the clutch, as symbolized by an arrow in dotted line A2.
  • the actuator is engaged when the clutch control is at rest and it is disengaged when the clutch control is activated.
  • the clutch control 23 is also connected to an electrical contact 28 normally closed when the clutch control is at rest, in series with a power wire of the electric motor.
  • the control unit 30 notes that the actuator is engaged if the circuit supplied by the supply link 32 is closed, and notes that the actuator is disengaged if this circuit is open.
  • a parallel resistor 29 is arranged in parallel with the motor to allow measurement of the open or closed state of this circuit, even with a low supply voltage, lower than the normal supply voltage of the motor.
  • the maneuvering device therefore comprises a means for detecting the activation of the disengagement means.
  • a first actuator blocking means comprises a relay contact 39 short-circuiting the supply link of the actuator. This relay is included in the control unit 30 and forms a direct short-circuit means.
  • the figure 5B partially reproduces the figure 5A in the case where an additional damping means is used, in order to be able to brake without excess a movement imposed on the electric motor by the wind acting on the shutter.
  • the first blocking means again comprises a first relay contact 39a directly bypassing the power supply link
  • the damping means comprises a second relay contact 39b in series with a series resistor. 39c, the assembly being connected to the supply link and forming a resistant short-circuit means.
  • the operating device therefore comprises a means for direct short-circuiting of a supply link of the actuator and / or a means of resistive short-circuiting of a supply link of the actuator.
  • the maneuvering device comprises a second locking means MB sliding beyond a CGLISS torque, such as for example a magnetic brake as for example described in the application. WO05 / 121490 .
  • This brake is preferably placed at the motor outlet, before the reversible type reducer and before the release device. It can also be integrated into the engine. It acts as a means of braking at low speed of rotation of the motor shaft, when movement of the shutter is stopped in a given position. It intervenes in particular as a static locking means to maintain the shutter, in particular in an intermediate position, against for example possible jolts caused by gusts of wind or by manual operations on the shutter or the means of connection of the operating device to the shutter.
  • a magnetic brake is mainly composed of a set of cooperating magnets, mounted vis-à-vis, one of which is static and one is mounted rotating, for example on the output shaft of the motor.
  • the brake has little impact on the movement.
  • braking phases and acceleration phases of the same intensity follow one another, these phases being caused by the actions of the magnets on each other.
  • the two magnets are positioned angularly opposite each other in a position of maximum attraction. The braking is then maximum.
  • the CGLISS sliding torque of the sliding locking means can be sized so as to protect the reduction gear against forces applied at the output.
  • the reducer is capable, due to its reversibility, of transmitting forces to the motor (for example forces of the order of 100Nm).
  • the sliding torque is chosen so as to be strictly less than the resistive torque of the brake.
  • the sliding torque is chosen to be strictly less than 100Nm, and preferably, with a safety margin of the order of 20%, less than 80Nm.
  • the role of the magnetic brake changes: it no longer maintains the shutter in position but protects the reduction gear and the motor from an overtorque that would be applied. at the output of the reducer, causing controlled sliding.
  • the brake then acts as a mechanical fuse.
  • the CGLISS sliding torque of the magnetic brake can be dimensioned for example by adjusting the radial distance between the magnets facing each other.
  • the magnetic brake maintains the mechanical link between the motor and the shutter, but allows the reduction unit to turn (the motor then functioning as a generator and no longer as a motor) when the static stress is too high compared to the size of the reducer. .
  • the magnetic brake therefore does not constitute a torque limiter. Indeed, it does not separate the shutter from the engine.
  • the flaps can be moved, but against the action of a braking force, to a safety position, without risk of damaging the drive device, the flap or the structure.
  • the flaps could be too easily operated by hand or by gusts of wind.
  • the magnetic brake therefore offers a perfectly adapted solution, making it possible to apply a braking torque greater than the sole resistance of the static reduction unit and to protect the reduction unit.
  • the magnetic brake does not require any control from the control unit of the operating device. It is advantageously used with a reversible reducing agent.
  • the figure 6 schematically shows in section an embodiment of the disengaging means 26 of the electric actuator when the latter is combined with the reduction gear 27.
  • the disengaging means is shown in the engaged position.
  • the disengagement means comprises a disengagement control 23a forming a movable pinion 23c, movable in translation and rotation about a guide shaft 23b.
  • the movable pinion 23c has narrow teeth. It is interposed between the output stage 27a of the reducer and an intermediate stage 27d of the reducer.
  • the movable pinion cooperates with an output pinion 27b of the reducer, with short teeth, mounted tightly on an output shaft 27c of the reducer, constituting the output shaft of the actuator and mounted tight on the connecting means 22.
  • the movable pinion also cooperates with an intermediate pinion 27f with long teeth, mounted tight on an intermediate shaft 27g of the reduction gear.
  • the movable pinion can contribute to the reduction ratio.
  • the presence of the mobile pinion is taken into account in the reduction ratio R.
  • the movable pinion is interposed between any first stage of the reduction gear and any second stage of the reduction gear.
  • the clutch control may include a lug maintaining the disengaged position when it is engaged. When this lug is released, a return spring, not shown, tends to return the movable pinion to the position where it cooperates with the output pinion.
  • the manual release means is perfectly compatible with the use of a sliding locking means, in particular a magnetic brake.
  • the manual disengagement means acting on the kinematic chain comprising the motor and the reduction gear by separating the elements of this kinematic chain beyond the sliding locking means, a force exerted on the shutter will result in a movement of the latter without action on the locking means or on the motor.
  • a first stop zone Z1 corresponds to an angular sector bounded by the closing limit switch, the movement of the shutter being stopped by a straight stop 55.
  • a second stop zone Z2 corresponds to an angular sector bounded by the closing limit switch, constituted for example by the wall 56 on which the swing shutter is placed.
  • the stop zones can be defined, at least with temporal criteria, in order not to be able to apply the sub-steps of the third step of the ordering process.
  • the figure 8 represents an embodiment of a method for dimensioning the electric motor of the electric actuator and of the supply means.
  • a first sizing step S01 the minimum value CDMIN of the starting torque necessary to allow starting of the actuator in the installation is determined. This value is defined in particular according to the constitution of the actuator, for example the reduction ratio R of the reducer, and according to the parameters of the shutter: its inertia, the dry friction, all under the most unfavorable climatic conditions.
  • the starting torque of an electric motor is equal to the torque at the stop point, called locked rotor torque, and that, for the type of electric motor chosen, this is the maximum drive torque that the motor can provide. electric when it is supplied by the supply means.
  • the maximum value CMAX of the torque is determined at the level of the output shaft of the reducer supported by the output stage of the reducer in the event of strong wind on the swing shutter.
  • the output stage of the reducer is dimensioned so that it can withstand the maximum value CMAX.
  • the sliding blocking means are dimensioned as described above such that the sliding torque CGLISS is strictly less than CMAX, preferably CGLISS is taken less than 0.8xCMAX.
  • v is the wind speed (in m / s) and p is the density of the air, taken as equal to 1.2 kg / m 3 for a temperature of 20 ° C.
  • the force F1 exerted on the shutter is therefore equal to 43 N, while it becomes equal to 389 N for a wind speed equal to 30 m / s (108 km / h).
  • the force F1 applies to the center of gravity of the shutter.
  • the torque C1 is deduced therefrom with respect to the vertical pivot axis (torque on the hinges) by multiplying by the half-width of the shutter, or here 0.3 m.
  • the torque C1 is 13 N.m, while it is 117 N.m for a wind of 108 km / h.
  • the torque C2 on the output shaft of the actuator depends on the nature of the connection means.
  • a C2 torque is obtained which is 10% greater than the C1 torque, i.e. approximately equal to 14 Nm for a wind of 36 km / h and 128 Nm for a wind of 108 km / h. h, wind speed that shutter operating devices on the market are able to withstand.
  • the second step can be performed using computational means in simulation, rather than in analytical form, and may include CMAX sizing and choice rules drawn from experience.
  • CMAX sizing and choice rules drawn from experience may include CMAX sizing and choice rules drawn from experience.
  • all the elements of the reducer are also dimensioned according to the maximum value of torque CMAX present on the output stage.
  • an electric motor and supply means assembly is chosen such that the starting torque CD of the electric motor is slightly greater than the minimum value CDMIN, for example greater than 10% to 30% (to keep account in particular of the increase in dry friction with aging).
  • this starting torque is only less than half of the maximum value CMAX reduced to the electric motor, that is to say divided by the reduction ratio: CD ⁇ CMAX / 2R.
  • a starting torque CD is taken that is less than a quarter of the maximum value given to the electric motor: CD ⁇ CMAX / 4R.
  • a lower value is however possible if the dry friction is low and if the trajectory does not present hard points.
  • the output torque of the actuator driven by the electric motor and supplied by the power supply means cannot exceed 15 Nm, while the output stage of the actuator is sized to withstand 130 Nm
  • the invention transforms the specific constraints of swing shutters into a virtuous circle: contrary to the teaching of the prior art, the motor of the operating device according to the invention is undersized, incapable of driving the shutter. in the case of a strong established wind. It therefore becomes an excellent sensor of the effects of the wind on the swing shutter, which makes it possible to detect the presence of the wind without ambiguity or at least in a much finer manner than in the prior art. This also makes it possible to set up a safeguard procedure preferably going in the direction of the effects of the wind. This also makes it possible to warn the user when the latter has issued a command from a remote control or general control device. A manual release device acting on the reducer then allows manual maneuvering, on the initiative of the user, not causing the motor to rotate.
  • the invention lends itself to the production of a device powered autonomously, for example using a photovoltaic panel, which further facilitates its installation.
  • the figure 9 represents particular torque values and torque ranges relating to the electric actuator, illustrating the sizing method and the choices made for an actuator according to the invention.
  • a series-type DC motor can also be used as an electric motor, or a universal-type series motor.
  • the invention can benefit from the low costs of these motors widely used in household appliance applications and a direct connection to the AC mains can be used if a stand-alone application is not intended.
  • an essential benefit of the invention is to facilitate an autonomous application, that is to say without wiring, due to the undersizing of the electric motor and of the supply means.

Landscapes

  • Operating, Guiding And Securing Of Roll- Type Closing Members (AREA)

Description

  • L'invention concerne une installation domotique comprenant un volet battant et un dispositif de manœuvre du volet. L'invention concerne également un procédé de commande d'une telle installation.
  • De nombreux pays d'Europe présentent un habitat traditionnel dans lequel les maisons sont munies de volets battants, c'est-à-dire pivotant autour d'un axe vertical. Ces volets battants sont généralement disposés par paire, mais il arrive qu'un seul volet soit utilisé pour des baies de faible largeur.
  • Bien que de très nombreux documents de l'état de la technique exposent des solutions de motorisation pour les volets battants, force est de constater que la quasi-unanimité des volets battants n'est pas motorisée et conserve une commande de type manuel, y compris dans les logements les plus récents.
  • Sans qu'il soit nécessaire d'établir une critique de l'art antérieur, ce constat montre que les solutions de motorisation actuellement proposées ne conviennent pas, pour des raisons à la fois techniques, économiques et esthétiques.
  • Le volet battant présente en effet des contraintes spécifiques d'utilisation en présence de toutes les situations liées au vent : vent établi faible, vent établi fort, vent en rafales, vent tournant etc. Ces situations variant elles-mêmes sur un même site et d'un site à l'autre, on comprend que les offres de produits conduisent à un sur-dimensionnement de ceux-ci, de manière à pouvoir faire face à l'ensemble des situations. Il en résulte des produits encombrants, peu esthétiques, coûteux et d'installation difficile.
  • Par exemple, la demande de brevet EP 0 484 258 décrit un motoréducteur dont la disposition permet d'assurer une ouverture convenable et automatique du vantail, même lorsque le vantail est soumis à des coups de vent violents.
  • La demande de brevet EP 0 366 575 décrit un dispositif pour commander des vantaux tels que volets. Le dispositif comprend un électroaimant apte à verrouiller le mouvement de pivotement d'un bras entraîné en rotation par un motoréducteur, l'électroaimant engageant un ergot dans une encoche de position ouverte du bras ou en engageant l'ergot dans une encoche de position fermée du bras. Un bouton, dit de débrayage, provoque une action mécanique écartant l'ergot de l'encoche et déverrouillant le bras pivotant. La rotation du vantail, si elle est provoquée par un malfaiteur, entraîne la rotation du bras pivotant, de l'ensemble du réducteur et entraîne finalement la rotation du moteur qui sert alors de moyen de détection de tentative d'intrusion, couplé à une centrale d'alarme. Ce document ne mentionne pas les effets du vent.
  • Le brevet FR2711174 décrit un système compact d'entraînement motorisé d'un volet battant, incluant un dispositif de débrayage manuel, utile en cas de panne du système d'entraînement motorisé, pour éviter de forcer et d'endommager le moteur en poussant le volet. Ce document précise également que le système permet d'entraîner le volet en cas de vent fort, mais pourrait être endommagé si le volet est laissé entrouvert dans les mêmes conditions de vent.
  • La demande de brevet US3235247A1 décrit un procédé de commande d'un ouvrant prenant en compte les conditions de vent.
  • Il existe donc un besoin d'un dispositif de manœuvre alternatif ne présentant pas les inconvénients des dispositifs de manœuvre connus de l'art antérieur.
  • Le but de l'invention est de fournir une installation domotique comprenant un dispositif de manœuvre de volet remédiant aux inconvénients mentionnés et améliorant dispositifs de manœuvre connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un dispositif de manœuvre de volet de faible encombrement, de coût abordable, esthétique, simple et facile à poser. L'invention propose de plus un dispositif de manœuvre de volet qui soit protégé contre les éléments extérieurs, notamment contre les effets du vent, en statique et en dynamique.
  • Une installation domotique selon l'invention est définie par la revendication 1.
  • Différents modes de réalisation de l'installation sont définis par les revendications 2 à 3.
  • Un procédé de commande selon l'invention est défini par la revendication 4.
  • Différents modes d'exécution du procédé de commande sont définis par les revendications 4 à 12.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
    • La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'une installation domotique selon l'invention, comprenant deux volets battants, un dispositif de manœuvre agissant sur chaque volet battant, et un moyen de commande à distance du dispositif de manœuvre.
    • La figure 2 représente un mode d'exécution d'un procédé de commande selon l'invention.
    • La figure 3 représente un mode de réalisation et sa variante d'une étape de détection de vent du procédé de commande.
    • La figure 4 représente un mode de réalisation d'une étape d'exécution d'une procédure de sauvegarde du procédé de commande.
    • La figure 5A représente un actionneur électrique selon l'invention et son moyen de verrouillage disposé dans le dispositif de manœuvre selon l'invention.
    • La figure 5B reproduit partiellement la figure 5A dans le cas où un moyen d'amortissement est utilisé.
    • La figure 6 représente un moyen de débrayage de l'actionneur électrique.
    • La figure 7 représente des zones de butée de l'installation domotique.
    • La figure 8 représente un procédé de dimensionnement d'un moteur électrique de l'actionneur électrique.
    • La figure 9 représente des valeurs particulières de couple et des plages de couple relatives à l'actionneur électrique.
  • La figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'une installation domotique 100 selon l'invention comprenant un premier et un deuxième volets battants 51, 52, un mode de réalisation d'un dispositif de manœuvre 110 selon l'invention, agissant sur chaque volet battant, et un moyen 41 de commande à distance du dispositif de manœuvre.
  • Le dispositif de manœuvre 110 comprend un premier actionneur 11 agissant sur le premier volet battant 51 par l'intermédiaire d'un premier moyen de liaison 12 ou de transmission de mouvement ou de couplage mécanique, un deuxième actionneur 21 agissant sur un deuxième volet battant 52 par l'intermédiaire d'un deuxième moyen de liaison 22 ou de transmission de mouvement ou de couplage mécanique. Les premier et deuxième moyens de liaison comprennent par exemple un bras pivotant raccordé de manière fixe à un arbre de sortie de l'actionneur et raccordé par guidage à une glissière fixée sur le volet battant. Le premier volet battant pivote (à l'aide de gonds non représentés) autour d'un premier axe vertical 53 et le deuxième volet battant pivote autour d'un deuxième axe vertical 54. Comme dans la demande de brevet EP 0 366 575 , la rotation de l'arbre de sortie de l'actionneur entraîne celle du volet battant.
  • Le premier actionneur comprend un premier moyen de débrayage muni d'une première commande de débrayage 13 et le deuxième actionneur comprend un deuxième moyen de débrayage muni d'une deuxième commande de débrayage 23. Les deux actionneurs sont raccordés à une unité de commande 30, respectivement par une première liaison d'alimentation 31 et par une deuxième liaison d'alimentation 32.
  • Préférentiellement, l'unité de commande et le premier actionneur sont disposés dans un même boîtier 10, et le premier actionneur est désigné par « actionneur maître », tandis que le deuxième actionneur est désigné par « actionneur esclave ». Le fonctionnement de chaque actionneur se traduit par l'évolution d'au moins un paramètre interne de l'actionneur. Un premier paramètre interne de l'actionneur est représentatif de sa vitesse, un deuxième paramètre interne de l'actionneur est représentatif de son couple, traduisant l'effort exercé sur le volet battant par l'actionneur et/ou exercé par le volet battant sur l'actionneur. Préférentiellement, les paramètres internes sont mesurés au niveau d'un moteur électrique de faible puissance, contenu dans l'actionneur et provoquant normalement le mouvement de celui-ci quand le moteur est alimenté. Ainsi, pour transmettre la valeur du premier paramètre interne de chaque actionneur, un premier signal de retour 33 est transmis par le premier actionneur à l'unité de commande et un deuxième signal de retour 34 est transmis par le deuxième actionneur. De même, pour transmettre la valeur du deuxième paramètre interne de chaque actionneur, un troisième signal de retour 35 est transmis par le premier actionneur à l'unité de commande et un quatrième signal de retour 36 est transmis par le deuxième actionneur.
  • Le signal de retour peut être issu de capteurs situés dans les actionneurs, par exemple des capteurs de couple et/ou des capteurs de vitesse.
  • Alternativement, un signal de retour ou les deux signaux de retour de chaque actionneur est prélevé ou sont prélevés directement sur la liaison d'alimentation de l'actionneur, comme représenté en trait pointillé sous les références 34' et 36'. Par exemple, une mesure du courant fourni à l'actionneur et/ou une mesure de la tension aux bornes de l'actionneur donne une information de couple et/ou de vitesse de l'actionneur. Dans ce cas, les signaux de retour sont directement traités au sein de l'unité de commande.
  • Les signaux de retour sont représentatifs notamment des effets du vent sur le volet battant.
  • Ainsi, l'unité de commande comprend un programme de détection des effets du vent 30a par analyse des signaux de retour. Les moyens émettant les signaux de retour et le programme de détection des effets du vent constituent un moyen de détection du vent du dispositif de manœuvre.
  • L'unité de commande est alimentée par un moyen d'alimentation 37 comprenant par exemple un panneau photovoltaïque et un moyen d'accumulation, notamment un supercondensateur ou une batterie. Alternativement, le moyen d'alimentation comprend une alimentation à découpage raccordée au réseau électrique de l'habitation.
  • L'unité de commande est également raccordée à un récepteur d'ordres RFU, de type radiofréquences et bidirectionnel. Le récepteur d'ordres communique avec un réseau radiofréquences 40 de type domotique. Un moyen de commande à distance 41 communique également avec le réseau radiofréquences de manière bidirectionnelle et le récepteur d'ordres 38 est donc apte à recevoir des ordres de la part du moyen de commande à distance, lorsqu'un utilisateur agit sur une interface de commande 42 du moyen de commande à distance. Inversement, le moyen de commande à distance peut émettre un signal sensitif vers l'utilisateur à l'aide d'un moyen sensitif 43, s'il reçoit un message particulier en provenance du récepteur d'ordres. A cet effet, l'unité de commande comprend un programme de signalisation 30b. Le programme de signalisation, le moyen sensitif, l'émetteur d'ordres et le récepteur d'ordres, constituent alors un moyen de signalisation du dispositif de manœuvre, activable par le moyen de détection du vent.
  • Le dispositif de manœuvre comprend également des moyens de blocage du volet battant décrits en relation avec les figures 5A et 5B. Les moyens de blocage peuvent également servir de moyen de freinage ou d'amortissement en présence d'un vent très important. Avantageusement, les moyens de blocage peuvent comprendre un moyen de blocage MB glissant lorsqu'un couple supérieur à une valeur prédéfinie CGLISS est appliqué au niveau de la sortie de ce moyen de blocage glissant.
  • L'installation domotique peut comprendre uniquement le premier volet battant 51, le moyen de commande à distance 41 et un dispositif de manœuvre 110 privé du deuxième actionneur.
  • L'installation domotique peut inversement comprendre un plus grand nombre de volets battants et/ou de paires de volets battants, chaque volet battant ou chaque paire de volets battant étant raccordé(e) à un dispositif de manœuvre et le moyen de commande à distance pouvant agir sur plusieurs dispositifs de commande.
  • Le vent peut agir sur le volet battant ou les volets battants, comme représenté par une flèche pleine 60. Un obstacle 70 peut s'opposer au mouvement d'un volet ou des deux volets.
  • Le dispositif de manœuvre comprend des moyens matériels et logiciels permettant de régir son fonctionnement conformément au procédé objet de l'invention, notamment de régir les étapes de ce procédé et leurs enchaînements. Les moyens matériels comprennent l'unité de commande. Les moyens logiciels peuvent être contenus dans l'unité de commande. Les moyens logiciels peuvent notamment comprendre un moyen de code de programme informatique adapté à la réalisation des étapes du procédé selon l'invention, lorsque le programme tourne sur un ordinateur.
  • La figure 2 représente un mode d'exécution d'un procédé de commande ou d'un procédé de fonctionnement d'un dispositif de manœuvre selon l'invention.
  • Dans une première étape S1, l'unité de commande reçoit, par l'intermédiaire du récepteur d'ordres, un ordre de mouvement du volet battant. Cet ordre de mouvement est enregistré dans une mémoire de l'unité de commande.
  • Dans une deuxième étape S2, l'ordre de mouvement est exécuté. L'unité de commande applique une tension d'alimentation sur la première liaison d'alimentation et/ou sur la deuxième liaison d'alimentation. La polarité de la tension d'alimentation dépend de l'état de l'actionneur avant la réception de l'ordre de mouvement, cet état étant enregistré dans une mémoire de l'unité de commande.
  • Préférentiellement, l'actionneur maître est alimenté avant l'actionneur esclave lors d'un mouvement d'ouverture des volets battants, tandis que l'actionneur esclave est alimenté avant l'actionneur maître lors d'un mouvement de fermeture des volets battants.
  • Dans une troisième étape S3, l'action du vent sur un volet battant est détectée. La détection se fait comme indiqué plus haut par analyse d'au moins un paramètre interne de l'actionneur. Cette détection est apte à faire la différence entre une détection de vent et une détection d'un autre phénomène modifiant le mouvement du volet battant, comme le contact du volet battant avec un obstacle ou avec une butée de fin de course, comme expliqué par exemple en relation avec la figure 3.
  • Dans une quatrième étape S4, l'unité de commande exécute une procédure de sauvegarde, de manière à mettre le volet battant dans une position de sécurité vis-à-vis des effets du vent. Selon l'invention, une première position de sécurité est la position ouverte du volet battant et une autre position de sécurité est la position fermée du volet battant. Le choix d'aller vers une position de sécurité plutôt que l'autre dépend de l'analyse du au moins un paramètre interne de l'actionneur, comme expliqué par exemple en relation avec la figure 4.
  • Une position de sécurité, qui ne fait pas partie de l'invention, peut également être la position courante de l'actionneur au moment de la détection, en couplant cette position de sécurité avec un blocage freinant de l'actionneur, comme expliqué par exemple en relation avec la figure 5B.
  • Dans une cinquième étape S5, le programme de signalisation de l'unité de commande provoque l'émission d'un message vers le moyen de commande à distance pour prévenir l'utilisateur à l'aide d'un signal sensoriel émis par le moyen de commande à distance : par exemple le clignotement d'une diode électroluminescente ou un signal sonore. Ainsi, l'utilisateur est averti du problème même s'il se trouve à distance de l'installation.
  • Alternativement, un signal visuel ou sonore est émis par un moyen de signalisation intégralement compris dans l'actionneur. Alternativement, un signal visuel est fourni par un mouvement particulier du volet autour de sa position de sécurité, ou par un arrêt du volet battant dans une position particulière au voisinage de la position de sécurité, sous contrôle du programme de signalisation.
  • Alternativement, la cinquième étape a lieu en parallèle avec la quatrième étape ou préalablement à la quatrième étape.
  • Dans une sixième étape S6, l'utilisateur se rend au voisinage du dispositif de manœuvre et procède au débrayage manuel de l'actionneur. Il s'agit non pas d'un déverrouillage mais d'un débrayage réel, par exemple effectué au niveau de l'arbre de sortie de l'actionneur, tel qu'un mouvement du volet battant ne provoque aucune rotation du moteur électrique contenu dans l'actionneur.
  • Dans une septième étape S7, l'état débrayé de l'actionneur est détecté électriquement, par exemple lors d'une action sur un contact électrique provoquée par le débrayage manuel.
  • Dans une huitième étape S8, l'utilisateur provoque manuellement le mouvement du volet battant, depuis la position de sécurité jusqu'à la position désirée, en profitant d'une accalmie dans le vent ou en consacrant à ce déplacement l'effort musculaire nécessaire. Ce déplacement amène le volet battant soit dans une position de fin de course totalement fermée, soit dans une position de fin de course totalement ouverte.
  • Dans une neuvième étape S9, l'utilisateur embraye à nouveau l'actionneur, et cet état embrayé est détecté dans une dixième étape S10.
  • Dans une onzième étape S11, l'unité de commande annule l'ordre de mouvement enregistré dans la première étape. L'unité de commande mémorise que l'actionneur est dans une position de fin de course, mais peut ignorer de quelle position fin de course il s'agit si le dispositif de commande ne comprend pas de capteur spécifique de position, par exemple si la position est uniquement déduite de paramètres internes de l'actionneur et que ces paramètres concernent le moteur, celui-ci ne tournant pas pendant la huitième étape.
  • Dans une douzième étape S12, initiée par la réception d'un nouvel ordre de mouvement, la nature de la fin de course est déduite :
    • soit de la nature de l'ordre reçu : par exemple, la réception d'un ordre d'ouverture signifie que la fin de course actuelle est celle d'une position fermée tandis que la réception d'un ordre de fermeture signifie que la fin de course actuelle est celle d'une position ouverte,
    • soit d'une entrave immédiate au mouvement, suivant un démarrage du moteur dans un sens d'ouverture ou respectivement dans un sens de fermeture. Dans ce cas, il y a inversion immédiate du sens de mouvement (par exemple en inversant la polarité d'alimentation du moteur) et repérage de la fin de course actuelle comme fin de course de position ouverte ou respectivement comme fin de course de position fermée.
  • Dans les deux cas, l'unité de commande est donc automatiquement réinitialisée pour provoquer le mouvement réel désiré par l'utilisateur lors des prochains usages du moyen de commande à distance. Ainsi, l'unité de commande est apte à corriger les problèmes provoqués par le débrayage de l'actionneur, à savoir l'absence de connaissance de la position du volet battant après débrayage.
  • La septième étape peut être supprimée si la dixième étape est apte à détecter un changement d'état (passage à l'état embrayé) de l'actionneur.
  • La figure 3 représente un mode de réalisation et sa variante de l'étape de détection de vent S3 du procédé de commande. Dans ce mode de réalisation, une première sous-étape S31 vérifie, pour permettre le passage à la deuxième sous-étape, qu'il y a variation d'au moins un paramètre interne de l'actionneur alors que la position du volet battant se trouve en dehors d'une zone de butée, c'est-à-dire hors du voisinage des butées de fin de course. Si c'est bien le cas, on passe à la deuxième sous-étape S32 dans laquelle on réalise la discrimination entre une variation de paramètre interne traduisant la présence de vent et une variation de paramètre interne traduisant la présence d'un obstacle. Cette discrimination peut être plus ou moins complexe à réaliser. Un mode de réalisation simple consiste à déduire qu'il y a obstacle, et à provoquer par exemple le branchement sur un module logiciel Obstacle de traitement d'obstacle, si la variation de paramètre interne traduit une annulation brutale de la vitesse, par exemple une annulation de la vitesse en moins d'une seconde, ou au moins une décroissance considérable et brutale de la vitesse, par exemple une vitesse passant en dessous de 10% de sa valeur nominale en moins d'une seconde.
  • Dans tous les autres cas, on considère que la variation de paramètre résulte de la présence de vent, et on passe à la quatrième étape du procédé de commande.
  • Alternativement, la première sous-étape ne prend pas en compte la position par rapport aux zones de butée, et c'est le module logiciel Obstacle qui réalise un traitement différent selon que la position estimée du volet battant se trouve dans une zone de butée, par exemple en cessant simplement d'alimenter le moteur et en le verrouillant par court-circuit comme décrit plus bas, ou se trouve en dehors d'une zone de butée, par exemple en provoquant un léger retour en arrière de l'actionneur avant de cesser d'alimenter le moteur.
  • Alternativement, une détection de vent se déduit de la présence d'une composante fluctuante, notamment alternative, dans la variation du paramètre interne, provoquée par exemple par un vent en rafales.
  • Préférentiellement, l'étape de détection de vent utilise des données historiques, par exemple enregistrées dans une procédure d'apprentissage, pour localiser d'éventuels points durs au cours d'un mouvement sans présence de vent ni présence d'obstacle et pour ne pas ultérieurement confondre un point dur avec une rafale de vent.
  • Une variante de la deuxième sous étape est représentée sous la référence S32'. Cette variante s'applique à la présence de deux actionneurs couplés agissant sur une paire de volets. Elle consiste à comparer et à corréler des variations d'un paramètre interne du premier actionneur avec des variations internes d'un deuxième actionneur. En effet le vent s'applique simultanément aux deux vantaux, avec des effets d'amplitude variable du fait de la position angulaire de chaque vantail par rapport au vent, mais néanmoins synchrones ou quasiment synchrones. Inversement, un obstacle n'agit généralement que sur un seul vantail, sauf éventuellement dans le cas où l'obstacle est disposé tout contre une paire de volets en position fermée, ce qui le place dans une zone de butée.
  • Lors de l'exécution d'un ordre de commande de groupe, adressée à un groupe d'actionneurs disposés sur différentes fenêtres d'une même façade, la corrélation permet de plus de détecter de manière certaine la présence de vent. Cette corrélation est permise par la liaison bidirectionnelle de chaque dispositif de commande avec le réseau domotique.
  • Il suffit par exemple que deux dispositifs de commande émettent un message de présomption de vent « Présomption Vent », vers le moyen de commande à distance ayant envoyé un ordre de commande de groupe, pour que le moyen de commande à distance en déduise la présence certaine de vent et adresse à l'ensemble des dispositifs de commande un message de présence de vent « Présence Vent ».
  • Ce message peut également être diffusé sur le réseau domotique pour permettre la mise en sécurité d'autres équipements sensibles au vent, par exemple un store de terrasse.
  • La détection de vent peut aussi être détectée par analyse du premier paramètre interne représentatif de la vitesse du moteur électrique et analyse du deuxième paramètre interne de l'actionneur électrique représentatif de son couple. On peut conclure à la présence de vent dès lors que le deuxième paramètre interne dépasse un deuxième seuil alors que le premier paramètre interne dépasse un premier seuil.
  • La figure 4 représente un mode de réalisation d'une étape d'exécution de la procédure de sauvegarde du procédé de commande lors de la quatrième étape S4. Lors d'une procédure de sauvegarde, l'actionneur place le volet battant dans une position de sécurité par rapport aux effets du vent. Une position de sécurité est une position totalement ouverte du volet battant ou une position totalement fermée du volet battant.
  • Selon l'évolution d'un paramètre interne de l'actionneur représentatif de l'effort subi par le volet, c'est l'une ou l'autre des positions de sécurité qui est choisie. Il y a donc lieu selon les cas, soit de poursuivre le mouvement en cours, soit de l'inverser.
  • Dans une première sous-étape S41, une croissance de l'effort résistant est détectée (par exemple une augmentation du couple fourni par le moteur électrique). Dans ce cas, l'unité de commande provoque l'inversion du mouvement. Le nouveau mouvement, de sens inverse à celui correspondant à l'exécution de l'ordre de commande reçu lors de la première étape, se poursuit donc jusqu'à atteindre une butée de fin de course (en fermeture totale ou en ouverture totale), constituant une position de sécurité.
  • Dans une deuxième sous-étape S42, il est détecté un effort résistant important mais celui-ci présente une décroissance temporelle immédiatement après détection. Dans ce cas, le mouvement en cours est poursuivi. Ce cas se présente par exemple quand un vent important apparaît alors que la surface de prise au vent du volet battant (projection de la surface du volet battant sur un plan perpendiculaire à la direction du vent) diminue du fait de la rotation en cours du volet battant.
  • Dans une troisième sous-étape S43, on détecte que l'effort est moteur, c'est-à-dire que c'est l'actionneur qui est entraîné par le volet roulant, et on poursuit alors le mouvement en cours, soit en continuant à alimenter le moteur comme précédemment, soit en passant dans un mode d'amortissement décrit en relation avec la figure 5B.
  • La figure 5A représente un mode de réalisation du deuxième actionneur électrique 21 et des moyens de blocage disposés dans le dispositif de commande. La figure 5A s'applique de même au premier actionneur en remplaçant toutes les références de la deuxième dizaine (21-29) par des références de la première dizaine (11-19) conservant le même chiffre d'unités.
  • L'actionneur comprend un moteur électrique 24 de faible puissance, préférentiellement de type à aimants permanents et collecteur, dont la sortie mécanique 25 est raccordée à un moyen de débrayage 26 suivi d'un réducteur 27 dont l'arbre de sortie est un arbre de sortie de l'actionneur raccordé au moyen de liaison 22. Le réducteur présente un rapport de réduction R, par exemple égal à 200, entre une entrée du réducteur raccordée au moteur électrique et la sortie du réducteur raccordée au moyen de liaison. Ainsi, la vitesse de l'arbre de sortie du réducteur est celle du moteur électrique divisée par R.
  • Alternativement, tout ou partie du réducteur est disposé en amont du moyen de débrayage, comme symbolisé par une flèche en trait pointillé A1, ou est combiné avec l'embrayage, comme symbolisé par une flèche en trait pointillé A2. L'actionneur est embrayé quand la commande de débrayage est au repos et il est débrayé quand la commande de débrayage est activée. La commande de débrayage 23 est également raccordée à un contact électrique 28 normalement fermé quand la commande de débrayage est au repos, en série avec un fil d'alimentation du moteur électrique. Ainsi, l'unité de commande 30 constate que l'actionneur est embrayé si le circuit alimenté par la liaison d'alimentation 32 est fermé, et constate que l'actionneur est débrayé si ce circuit est ouvert. Une résistance parallèle 29 est disposée en parallèle avec le moteur pour permettre une mesure de l'état ouvert ou fermé de ce circuit, même avec une faible tension d'alimentation, inférieure à la tension normale d'alimentation du moteur. Le dispositif de manœuvre comprend donc un moyen de détection de l'activation du moyen de débrayage.
  • Un premier moyen de blocage de l'actionneur comprend un contact de relais 39 mettant en court-circuit la liaison d'alimentation de l'actionneur. Ce relais est compris dans l'unité de commande 30 et forme un moyen de court-circuit direct.
  • La figure 5B reproduit partiellement la figure 5A dans le cas où un moyen d'amortissement additionnel est utilisé, afin de pouvoir freiner sans excès un mouvement imposé au moteur électrique par le vent agissant sur le volet battant. Dans cette variante de réalisation, le premier moyen de blocage comprend de nouveau un premier contact de relais 39a court-circuitant directement la liaison d'alimentation, tandis que le moyen d'amortissement comprend un deuxième contact de relais 39b en série avec une résistance série 39c, l'ensemble étant raccordé à la liaison d'alimentation et formant un moyen de court-circuit résistant.
  • Le dispositif de manœuvre comprend donc un moyen de mise en court-circuit direct d'une liaison d'alimentation de l'actionneur et/ou un moyen de mise en court-circuit résistif d'une liaison d'alimentation de l'actionneur.
  • Alternativement ou de manière complémentaire, le dispositif de manœuvre comprend un deuxième moyen de blocage MB glissant au-delà d'un couple CGLISS, tel que par exemple un frein magnétique comme par exemple décrit dans la demande WO05/121490 . Ce frein est préférentiellement disposé en sortie de moteur, avant le réducteur de type réversible et avant le dispositif de débrayage. Il peut également être intégré au moteur. Il agit comme moyen de freinage à faible vitesse de rotation de l'arbre moteur, lorsqu'un mouvement du volet est stoppé dans une position donnée. Il intervient en particulier comme moyen de blocage en statique pour maintenir le volet, notamment dans une position intermédiaire, contre par exemple d'éventuels à-coups provoqués par des rafales de vent ou par des manœuvres manuelles sur le volet ou les moyens de liaison du dispositif de manœuvre au volet.
  • Un frein magnétique est principalement composé d'un ensemble d'aimants coopérants, montés en vis-à-vis, dont un est statique et un est monté tournant, par exemple sur l'arbre de sortie du moteur.
  • Au cours d'un mouvement, le frein a peu d'impact sur le mouvement. En effet, au cours du mouvement, des phases de freinage et des phases d'accélérations de même intensité se succèdent, ces phases étant provoquées par les actions des aimants les uns sur les autres. A l'inverse, en statique, les deux aimants se positionnent angulairement l'un en face de l'autre dans une position d'attirance maximale. Le freinage est alors maximal.
  • Le couple de glissement CGLISS du moyen de blocage glissant peut être dimensionné de sorte à protéger le réducteur contre des efforts appliqués en sortie. Le réducteur est capable, du fait de sa réversibilité, de transmettre des efforts vers le moteur (par exemple des efforts de l'ordre de 100Nm). Le couple de glissement est choisi de sorte à être strictement inférieur au couple résistant du frein. Par exemple, le couple de glissement est choisi strictement inférieur à 100Nm, et de préférence, avec une marge de sécurité de l'ordre de 20%, inférieur à 80Nm. Lorsque le vent dépasse une vitesse maximum VMAX' provoquant en statique un effort supérieur au couple de glissement, le rôle du frein magnétique se modifie : il ne maintient plus le volet en position mais protège le réducteur et le moteur d'un surcouple qui serait appliqué en sortie de réducteur en provoquant un glissement maîtrisé. Le frein agit alors comme un fusible mécanique. Le couple de glissement CGLISS du frein magnétique peut être dimensionné par exemple en réglant la distance radiale entre les aimants en vis-à-vis.
  • Le frein magnétique maintient la liaison mécanique entre le moteur et le volet, mais permet à l'ensemble réducteur de tourner (le moteur fonctionnant alors en génératrice et non plus en moteur) lors d'une contrainte statique trop importante par rapport au dimensionnement du réducteur. Le frein magnétique ne constitue donc pas un limiteur de couple. En effet, il ne désolidarise pas le volet du moteur.
  • De ce fait, les volets peuvent être déplacés, mais contre l'action d'un effort freinant, vers une position de sécurité, ceci sans risque d'endommager le dispositif d'entraînement, le volet ou la structure.
  • En l'absence de ce deuxième moyen de blocage freinant, les volets pourraient être trop facilement manœuvrés à la main ou par des coups de vent. Le frein magnétique offre donc une solution parfaitement adaptée, permettant d'appliquer un couple de freinage supérieur à la seule résistance du réducteur en statique et de protéger le réducteur.
  • Le frein magnétique ne nécessite aucun pilotage à partir de l'unité de commande du dispositif de manœuvre. Il est avantageusement utilisé avec un réducteur réversible.
  • La figure 6 représente schématiquement en coupe un mode de réalisation du moyen de débrayage 26 de l'actionneur électrique quand celui-ci est combiné avec le réducteur 27. Le moyen de débrayage est représenté en position embrayée. Le moyen de débrayage comprend une commande de débrayage 23a formant pignon mobile 23c, mobile en translation et rotation autour d'un arbre de guidage 23b. Le pignon mobile 23c est à dents étroites. Il est intercalé entre l'étage de sortie 27a du réducteur et un étage intermédiaire 27d du réducteur. En particulier, le pignon mobile coopère avec un pignon de sortie 27b du réducteur, à dents courtes, monté serré sur un arbre de sortie 27c du réducteur, constituant l'arbre de sortie de l'actionneur et monté serré sur le moyen de liaison 22. Le pignon mobile coopère également avec un pignon intermédiaire 27f à dents longues, monté serré sur un arbre intermédiaire 27g du réducteur.
  • Le pignon mobile peut contribuer au rapport de réduction. Dans ce cas, la présence du pignon mobile est prise en compte dans le rapport de réduction R.
  • Alternativement, le pignon mobile est intercalé entre un premier étage quelconque du réducteur et un deuxième étage quelconque du réducteur.
  • Lorsque l'utilisateur appuie sur la commande de débrayage, comme représenté par une flèche pleine A3, il y a mouvement en translation du pignon mobile le long de l'arbre de guidage, ce qui supprime la coopération entre le pignon mobile et le pignon de sortie et il n'y a plus de liaison mécanique en rotation entre l'arbre de sortie de l'actionneur et le moteur électrique.
  • La commande de débrayage peut comprendre un ergot maintenant la position débrayée quand elle est engagée. Quand cet ergot est dégagé, un ressort de rappel, non représenté, tend à ramener le pignon mobile dans la position où il coopère avec le pignon de sortie.
  • On peut bien sûr ajouter une pièce de contact avec la commande de débrayage, de manière à supprimer le mouvement en rotation de cette commande de débrayage, en découplant les mouvements de translation et de rotation. On peut aussi utiliser d'autres dispositifs simples de débrayage.
  • La figure 6 s'applique de même au premier actionneur. Toutes les références de la deuxième dizaine (21-29) sont alors remplacées par des références de la première dizaine (11-19) conservant le même chiffre d'unités.
  • Le moyen de débrayage manuel est parfaitement compatible avec l'utilisation d'un moyen de blocage glissant, notamment d'un frein magnétique. Le moyen de débrayage manuel agissant sur la chaîne cinématique comprenant le moteur et le réducteur en désolidarisant les éléments de cette chaîne cinématique au-delà du moyen de blocage glissant, un effort exercé sur le volet se traduira par un mouvement de ce dernier sans action sur le moyen de blocage ou sur le moteur.
  • La figure 7 représente des zones de butée de l'installation domotique. Une première zone de butée Z1 correspond à un secteur angulaire borné par la fin de course de fermeture, le mouvement du volet battant étant stoppé par une butée franche 55.
  • Une deuxième zone de butée Z2 correspond à un secteur angulaire borné par la fin de course de fermeture, constituée par exemple par le mur 56 sur lequel est posé le volet battant.
  • Que l'actionneur soit équipé ou ne soit pas équipé d'un moyen de mesure de position angulaire, on peut définir les zones de butée, au moins avec des critères temporels, afin de ne pouvoir appliquer les sous-étapes de la troisième étape du procédé de commande.
  • La figure 8 représente un mode d'exécution d'un procédé de dimensionnement du moteur électrique de l'actionneur électrique et du moyen d'alimentation. Dans une première étape de dimensionnement S01, on détermine la valeur minimum CDMIN du couple au démarrage nécessaire pour permettre le démarrage de l'actionneur dans l'installation. Cette valeur est définie notamment en fonction de la constitution de l'actionneur, par exemple le rapport de réduction R du réducteur, et en fonction des paramètres du volet : son inertie, les frottements secs, le tout dans les conditions climatiques les plus défavorables.
  • On rappelle que couple au démarrage d'un moteur électrique est égal au couple en butée, dit couple à rotor bloqué, et que, pour le type de moteur électrique choisi, il s'agit du couple maximum d'entraînement que peut fournir le moteur électrique quand il est alimenté par le moyen d'alimentation.
  • Dans une deuxième étape de dimensionnement S02, on détermine la valeur maximum CMAX du couple au niveau de l'arbre de sortie du réducteur supporté par l'étage de sortie du réducteur en cas de vent fort sur le volet battant. On dimensionne en particulier l'étage de sortie du réducteur pour qu'il puisse supporter la valeur maximum CMAX. Par ailleurs, on dimensionne le moyen de blocage glissant tel que décrit ci-dessus tel que le couple de glissement CGLISS est strictement inférieur à CMAX, de préférence, CGLISS est pris inférieur à 0.8xCMAX.
  • CMAX se déduit de la force F1 exercée par le vent sur le volet battant quand celui-ci présente une section maximum, la surface totale S du volet battant, perpendiculairement à la direction du vent. F 1 = 0.5 ρ S v 2
    Figure imgb0001
  • Dans cette expression, v est la vitesse du vent (en m/s) et p est la masse volumique de l'air, prise comme égale à 1.2 kg/m3 pour une température de 20 °C.
  • A titre d'exemple représentatif mais non limitatif, on prend un volet battant de largeur 0.6 m et de hauteur 1.2 m, soit une surface de 0.72 m2.
  • Pour une vitesse de vent égale à 10 m/s (36 km/h), la force F1 exercée sur le volet vaut donc 43 N, tandis qu'elle devient égale à 389 N pour une vitesse de vent égale à 30 m/s (108 km/h).
  • La force F1 s'applique au centre de gravité du volet. On en déduit le couple C1 par rapport à l'axe vertical de pivotement (couple sur les gonds) en multipliant par la demi-largeur du volet, soit ici 0.3 m.
  • Pour un vent de 36 km/h, le couple C1 vaut 13 N.m, tandis qu'il vaut 117 N.m pour un vent de 108 km/h.
  • Le couple C2 sur l'arbre de sortie de l'actionneur, c'est-à-dire sur l'étage de sortie du réducteur, dépend de la nature du moyen de liaison. Pour un bras pivotant semblable à celui de l'art antérieur, on obtient un couple C2 supérieur de 10% au couple C1, soit environ égal à 14 N.m pour un vent de 36 km/h et 128 N.m pour un vent de 108 km/h, vitesse de vent que les dispositifs de manœuvre de volet présents sur le marché sont capables de supporter.
  • Afin d'assurer une sécurité suffisante en cas de vent pouvant atteindre 30 m/s, un coefficient de sécurité est appliqué au calcul du couple maximal fourni par l'actionneur. Celui-ci devient par exemple CMAX = 130 N.m pour une valeur théorique de 117 N.m.
  • Précisément, ce choix de couple maximum CMAX sur l'étage de sortie du réducteur correspond à une vitesse maximum de vent VMAX égale à 30.2 m/s soit 108.7 km/h.
  • La deuxième étape peut être réalisée à l'aide de moyens de calcul en simulation, plutôt que sous forme analytique, et peut inclure des règles de dimensionnement et de choix de CMAX tirées de l'expérience. Bien entendu, tous les éléments du réducteur sont également dimensionnés en fonction de la valeur maximum de couple CMAX présente sur l'étage de sortie.
  • Dans une troisième étape de dimensionnement S03, on choisit un ensemble moteur électrique et moyen d'alimentation tel que le couple au démarrage CD du moteur électrique est légèrement supérieur à la valeur minimum CDMIN, par exemple supérieur de 10% à 30% (pour tenir compte notamment de l'augmentation des frottements secs avec le vieillissement). De plus, ce couple au démarrage est inférieur à la moitié seulement de la valeur maximum CMAX ramenée sur le moteur électrique, c'est-à-dire divisée par le rapport de réduction : CD ≤ CMAX / 2R.
  • Préférentiellement, on prend un couple au démarrage CD inférieur au quart seulement de la valeur maximum ramenée sur le moteur électrique : CD ≤ CMAX / 4R.
  • Une valeur inférieure est cependant possible si les frottements secs sont faibles et si la trajectoire ne présente pas de points durs. Par exemple, le couple de sortie de l'actionneur entraîné par le moteur électrique et alimenté par le moyen d'alimentation ne peut pas dépasser 15 N.m, alors que l'étage de sortie de l'actionneur est dimensionné pour supporter 130 N.m.
  • En résumé, l'invention transforme les contraintes spécifiques des volets battants en un cercle vertueux : contrairement à l'enseignement de l'art antérieur, le moteur du dispositif de manœuvre selon l'invention est sous-dimensionné, incapable d'entraîner le volet dans le cas d'un vent fort établi. Il devient de ce fait un excellent capteur des effets du vent sur le volet battant, ce qui permet de détecter la présence du vent sans ambiguïté ou au moins de manière beaucoup plus fine que dans l'art antérieur. Ceci permet de plus de mettre en place une procédure de sauvegarde allant préférentiellement dans le sens des effets du vent. Ceci permet encore d'avertir l'utilisateur, lorsque celui-ci a émis une commande depuis un dispositif de commande à distance ou de commande générale. Un dispositif de débrayage manuel agissant au niveau du réducteur autorise alors une manœuvre manuelle, sur l'initiative de l'utilisateur, ne provoquant pas la rotation du moteur.
  • Ceci permet la réalisation d'actionneurs de faible encombrement, de coût abordable, esthétiques, simples et faciles à poser. De plus, la consommation de l'actionneur électrique étant limitée par l'usage d'un moteur sous-dimensionné (par rapport à ceux connus de l'art antérieur) et par l'absence d'éléments additionnels comme un électroaimant, l'invention se prête à la réalisation d'un dispositif alimenté de manière autonome, par exemple à l'aide de panneau photovoltaïque, ce qui facilite encore son installation.
  • Ceci permet enfin une plus grande sécurité de l'utilisateur en cas d'obstacle et notamment de pincement des doigts : le sous-dimensionnement du moteur garantissant l'absence de dommages graves, même en cas de défaillance d'un composant de l'unité de commande utilisé dans la détection d'obstacle.
  • La figure 9 représente des valeurs particulières de couple et des plages de couple relatives à l'actionneur électrique, illustrant le procédé de dimensionnement et les choix retenus pour un actionneur selon l'invention.
  • Du fait de ses bonnes caractéristiques de couple au démarrage, un moteur à courant continu de type série peut également être utilisé comme moteur électrique, ou encore un moteur série de type universel. Dans ce cas l'invention peut bénéficier des faibles coûts de ces moteurs largement utilisés dans des applications d'électroménager et un raccordement direct sur le secteur alternatif peut être utilisé si une application autonome n'est pas visée. Cependant, un bénéfice essentiel de l'invention est de faciliter une application autonome, c'est-à-dire sans câblage, du fait du sous-dimensionnement du moteur électrique et du moyen d'alimentation.

Claims (12)

  1. Installation domotique (100) comprenant :
    - un volet battant (51, 52), et
    - un dispositif de manœuvre (110) du volet battant comprenant au moins un actionneur électrique (11, 21) et un moyen de liaison (12, 22) du volet battant à l'actionneur électrique, l'actionneur électrique comprenant un moyen d'alimentation (37), un moteur électrique (24) et un réducteur (27) présentant un rapport de réduction (R) et disposé entre le moteur électrique et le moyen de liaison, un étage de sortie du réducteur étant soumis à un couple maximum (CMAX) transmis par le moyen de liaison quand le volet battant est soumis à un vent dont la vitesse de vent atteint une vitesse maximum de vent (VMAX) de 30 m/s,
    - un moyen (41) de commande à distance du dispositif de manoeuvre,
    caractérisée en ce que le couple maximum d'entraînement (CD) du moteur électrique alimenté par le moyen d'alimentation est inférieur à la moitié du couple maximum (CMAX), voire inférieur au quart du couple maximum (CMAX), divisé par le rapport de réduction, en ce que l'actionneur comprend un moyen manuel de débrayage (26) situé entre le moteur électrique et un étage de sortie (27a) du réducteur, en ce que le dispositif de manœuvre comprend un moyen de détection du vent (30a, 34-36), en ce que le dispositif de manœuvre comprend un moyen de signalisation (30b, 38, 40, 41, 43) activable par le moyen de détection du vent et en ce que le dispositif de manœuvre comprend une unité de commande apte à mettre le volet battant dans une position de sécurité vis-à-vis des effets du vent, une première position de sécurité étant la position ouverte du volet battant, une autre position de sécurité étant la position fermée du volet battant, le choix d'aller vers une position de sécurité plutôt que l'autre dépendant de l'analyse d'au moins un paramètre interne de l'actionneur.
  2. Installation domotique selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le dispositif de manœuvre comprend un moyen de détection de l'activation du moyen de débrayage (28, 30c).
  3. Installation domotique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de manœuvre comprend un premier moyen de blocage comprenant un moyen de mise en court-circuit direct et/ou un moyen de mise en court circuit résistant d'une liaison d'alimentation de l'actionneur et/ou un deuxième moyen de blocage (124) comprenant un moyen glissant comme un frein magnétique, notamment un frein magnétique dont le couple de freinage est inférieur à 0.8 fois le couple maximum (CMAX).
  4. Procédé de commande d'une installation domotique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • une étape de détection de l'action du vent sur le volet battant utilisant le moyen de détection du vent, puis
    • une étape d'exécution d'une procédure de sauvegarde de manière à mettre le volet battant dans une position de sécurité vis-à-vis des effets du vent, une première position de sécurité étant la position ouverte du volet battant, une autre position de sécurité étant la position fermée du volet battant, le choix d'aller vers une position de sécurité plutôt que l'autre dépendant de l'analyse d'au moins un paramètre interne de l'actionneur, et
    • une étape de signalisation, utilisant le moyen de signalisation.
  5. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de détection de l'action du vent analyse, en dehors de zones de butée, au moins un premier paramètre interne de l'actionneur pour détecter l'action du vent.
  6. Procédé de commande selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'étape de détection de l'action du vent analyse, en dehors de zones de butée, un premier paramètre interne représentatif de la vitesse du moteur électrique et un deuxième paramètre interne de l'actionneur électrique représentatif de son couple et conclut à la présence de vent dès lors que le deuxième paramètre interne dépasse un deuxième seuil alors que le premier paramètre interne dépasse un premier seuil.
  7. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que, quand le dispositif de manœuvre comprend deux actionneurs, l'étape de détection de l'action du vent analyse un paramètre interne de chaque actionneur, et conclut à la présence de vent quand il existe une corrélation, notamment une corrélation instantanée, entre des variations du paramètre interne du premier actionneur et des variations du paramètre interne du deuxième actionneur.
  8. Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que le paramètre interne de chaque actionneur est représentatif de la vitesse et/ou du couple du moteur électrique contenu dans l'actionneur.
  9. Procédé de commande selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la procédure de sauvegarde comprend une poursuite du mouvement en cours dans le cas où une décroissance de couple fourni par l'actionneur électrique est détectée et/ou dans le cas où l'actionneur électrique subit un couple moteur.
  10. Procédé de commande selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de signalisation est inhibée lorsque le mouvement en cours est poursuivi lors de l'étape d'exécution de la procédure de sauvegarde.
  11. Procédé de commande selon l'une des revendications 4 à 10 caractérisé en ce qu'au moins un moyen de court-circuit est activé pendant l'exécution de la procédure de sauvegarde.
  12. Procédé de commande selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend, suite à une activation du moyen manuel de débrayage, une étape de détection d'un changement d'état d'un moyen de débrayage de l'actionneur électrique
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