EP2899343B1

EP2899343B1 - Dispositif anti-rémanence pour serrure électromagnétique

Info

Publication number: EP2899343B1
Application number: EP15152125.9A
Authority: EP
Inventors: Jacob Benhammou
Original assignee: CDVI Digit SAS
Current assignee: CDVI Digit SAS
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-01-22
Also published as: FR3016914A1; US10392840B2; US20150211270A1; EP2899343A1; FR3016914B1; PL2899343T3; ES2709007T3

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif formant serrure électromagnétique pour commander l'ouverture/fermeture d'un ouvrant adapté à un encadrement d'un dormant, notamment une porte.
Ce genre de dispositif comporte de manière classique une ventouse électromagnétique comportant un électroaimant, en général en forme de parallélépipède, notamment rectangle, ou prismatique, reçu dans un profilé en deux parties, chaque partie étant constituée d'un profilé en U, les deux profilés en U s'emboîtant l'un dans l'autre en recevant en leur sein l'électroaimant et d'autre part une contreplaque en un matériau susceptible d'être attiré par un aimant, notamment un matériau ferromagnétique, par exemple un matériau métallique.
En général, la contreplaque est reçue dans un profilé bandeau monté le long du bord libre de l'ouvrant, classiquement une porte, tandis que la ventouse électromagnétique est reçue dans le dormant, classiquement le cadre de la porte. Cependant, la disposition inverse est également possible.
Ces dispositifs formant serrure électromagnétique ont comme inconvénient en particulier de présenter un effet de rémanence, à savoir que lorsque la serrure électromagnétique est désactivée, par exemple par l'appui sur le bouton d'ouverture, l'action magnétique tendant à maintenir la porte fermée par attraction magnétique de la contreplaque sur la ventouse, l'utilisateur ne parvient pas pour autant à ouvrir la porte sans avoir à appliquer une force assez importante correspondant à la force nécessaire pour surmonter la force magnétique liée au champ magnétique rémanent, c'est-à-dire le champ magnétique qui se maintient malgré l'annulation de la cause l'ayant créé, à savoir le courant d'activation.
Pour résoudre ce problème, les dispositifs de l'art antérieur ont prévu d'insérer un circuit électrique anti-rémanent pour envoyer dans la bobine de l'électroaimant un courant électrique dans le sens inverse du courant électrique d'aimantation.
Ces dispositifs de l'art antérieur sont de structure complexe et coûteux à fabriquer. En particulier ils comportent des composants électroniques complexes, tels que des relais, notamment bistables ou de type DPDT, des transistors, ou analogues. Ces dispositifs qui plus est sont peu fiables et tombent souvent en panne, en particulier dans le cas d'une utilisation pour un système de porte destiné à avoir un cycle d'utilisation élevé, par exemple dans le cas de porte d'accès à des lieux publics. En outre, ces circuits électriques anti-rémanent de l'art antérieur ne fonctionnent que dans un seul sens de la polarité de la source de courant, compliquant leur mise en oeuvre dans le système de porte.
Des solutions mécaniques ont également été proposées. Il y est prévu un dispositif anti-rémanent qui consiste en un ergot reçu dans un trou borgne formé à la surface de la contreplaque par exemple et qui fait saillie du trou en y étant monté mobile de manière à être poussé par un ressort disposé au fond du trou borgne et qui tend à pousser l'ergot hors du trou. Lorsque la contreplaque et la ventouse viennent en contact mutuel sous l'effet de la force électromagnétique de fermeture de la serrure, l'ergot, malgré le ressort, est repoussé complètement à l'intérieur du trou. Lorsque le champ magnétique est désactivé, il subsiste une force électromagnétique rémanente qui est moindre que la force magnétique à l'état activé, et en particulier qui est inférieure à la force de poussée du ressort sur l'ergot, la constante de raideur du ressort ayant été préalablement choisie dans ce but. Il s'ensuit que l'ergot ressort du trou et écarte la ventouse, ce qui permet l'ouverture de la porte par l'utilisateur, la force électromagnétique rémanente ayant été surmontée par l'action de l'ergot poussé par le ressort.
Ces dispositifs de l'art antérieur sont compliqués à fabriquer. En outre, en raison de l'usure notamment sous l'effet de la corrosion, ils présentent une durée de vie limitée. Qui plus est, l'action de poussée de l'ergot dans le trou par la force électromagnétique à l'état activé diminue d'autant la force magnétique disponible pour plaquer les deux éléments de la serrure électromagnétique l'un contre l'autre.
De EP 0 045 197 , on connaît un système anti-rémanent suivant le préambule de la revendication 1.
La présente invention vise à surmonter les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif du genre ci dessus qui soit de structure plus simple et plus fiable.
Suivant l'invention, un dispositif formant serrure électromagnétique est tel que défini à la revendication 1.
Suivant l'invention, On utilise ainsi l'énergie de la tension de coupure qui se crée nécessairement à la coupure de l'alimentation sous la forme d'une impulsion de tension négative en l'amortissant lors de son retour vers le niveau zéro Volt pour renvoyer un courant dans la bobine pour lutter contre l'effet rémanent. On obtient ainsi un système de structure simple et fiable. En particulier, il n'est plus nécessaire, comme c'était le cas dans les dispositifs de l'art antérieur, d'utiliser des composants électroniques compliqués, tels que des relais DPDT (Double Pôles, Double Voies) pour réaliser une inversion de polarité aux bornes de la bobine afin d'y envoyer un courant dans le sens inverse. On évite ainsi la formation notamment d'étincelles (lors du passage brusque des relais d'une position ouverte à l'autre position fermée) susceptible de détériorer le dispositif, notamment dans le cas d'un cycle d'utilisation élevé. En outre, l'utilisation du courant d'impulsion envoyé dans la bobine lors de la coupure permet d'assurer une courbe donnant l'intensité du courant dans la bobine en fonction du temps qui reste continue, c'est à dire sans saut brusque ou discontinuité pouvant entraîner une détériorations du dispositif.
De préférence, il est prévu des moyens pour limiter la valeur absolue maximale de l'impulsion de tension de coupure, notamment des moyens sous la forme d'une varistance montée aux bornes de la au moins une bobine.
Suivant l'invention, cependant, les moyens pour limiter la valeur absolue maximale limitent la valeur absolue de la tension maximale à une valeur supérieure à la tension d'alimentation.
De préférence, le circuit électrique est agencé pour que la tension, après avoir passé une fois le zéro en retour du pic de l'impulsion de coupure, éventuellement amortie par les moyens de limitation, notamment la varistance, oscille autour de zéro en étant amortie, notamment en devenant sensiblement nulle après une ou deux périodes d'impulsion.
De préférence, l'agencement est tel que le dispositif fonctionne même si l'on inverse la polarité de la source de courant.
De préférence, le circuit électrique comporte au moins un condensateur non polarisé et une résistance en série, monté en parallèle aux bornes de la au moins une bobine de l'électroaimant.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, notamment par sa simplicité de conception et sa fiabilité, le circuit électrique comporte un circuit constitué de deux condensateurs polarisés en série montés tête-bêche, monté en parallèle aux bornes de la au moins une bobine de l'électroaimant.
La présente invention se rapporte également à un dispositif formant porte comportant un ouvrant et un dormant et un dispositif formant serrure électromagnétique suivant l'invention, l'un des deux éléments du dispositif formant serrure électromagnétique, à savoir la ventouse électromagnétique et la contreplaque, étant fixé à l'ouvrant, tandis que l'autre des deux éléments est fixé au dormant.
La présente invention se rapporte également à un module formant dispositif d'anti-rémanence pour une serrure électromagnétique destiné à être intégré dans une serrure électromagnétique et notamment dans le circuit électrique ou électronique de commande de la serrure électromagnétique, le module comportant un circuit électrique agencé de sorte que la source d'alimentation en courant est montée directement aux bornes de la au moins une bobine de sorte que, lorsque les moyens d'interruption coupe l'alimentation en courant, une tension de coupure sous la forme d'une impulsion est appliquée à la bobine et le circuit électrique comporte des moyens pour retarder le passage à zéro en retour de l'impulsion, notamment d'une durée au moins égale à 40 millièmes de seconde (ms), de préférence au moins égale à 100 ms, encore plus préférablement supérieure à 150 ms, par exemple comprise entre 100 ms et 300 ms.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, notamment par sa simplicité de conception et sa fiabilité, le circuit électrique du module comporte deux condensateurs polarisés en série, notamment montés tête-bêche.
Suivant encore un autre mode de réalisation, le circuit électrique du module comporte un condensateur non polarisé et une résistance en série.
A titre d'exemple uniquement, on décrit des modes de réalisation de l'invention en se reportant aux dessins dans lesquels :

la figure 1: est une vue en perspective d'un dispositif de porte comportant une porte formant l'ouvrant et un dormant encadrant l'ouvrant et une serrure électromagnétique pour assurer l'ouverture et/ou la fermeture de la porte ;
la figure 2: représente un schéma simplifié du circuit électrique de commande du courant passant dans la bobine de l'électroaimant de la ventouse électromagnétique qui commande l'ouverture/fermeture de la serrure de la figure 1 ;
la figure 3: représente la courbe donnant la tension aux bornes de la bobine en fonction du temps, à partir d'un point dans le temps un peu avant l'interruption de l'alimentation; et
la figure 4: est un schéma d'un autre mode de réalisation du circuit électrique de commande de la serrure de la figure 1.

A la figure 1, il est représenté un système d'ouverture/fermeture d'accès, comportant un ouvrant, par exemple une porte P, qui, en fonction de sa position, ferme une ouverture de porte délimitée par un dormant, par exemple un cadre D, ou au contraire, en laisse l'accès.
L'ouverture/fermeture de la porte est commandé par une serrure électromagnétique, comportant deux éléments, une ventouse 3 électromagnétique et une contreplaque 1, La ventouse électromagnétique comporte deux profilés en U, emboîtés l'un dans l'autre de manière à définir une enceinte fermée à l'intérieur de laquelle est logé un électroaimant 4 destiné à créer un champ magnétique pour attirer la contreplaque 1 contre la ventouse électromagnétique avec une force supérieure à au moins la force maximum qu'un humain est capable de fournir pour ouvrir la porte.
Dans l'enceinte fermée définie par les deux profilés en U, est également reçu un circuit électrique de commande de l'électroaimant, par exemple monté sur une carte électronique.
Le circuit électrique ou électronique comporte une alimentation en courant, par exemple sous la forme d'une pile 2 qui, en fonction des applications peut avoir une valeur Vo qui peut être comprise habituellement entre 8 et 64 Volts, par exemple 12V, 24V ou 48V, destinée à faire passer dans une bobine L d'inductance de l'électroaimant un courant d'aimantation. Cette gamme de tension et ces valeurs de tension ne sont cependant données qu'à titre d'exemple, et on pourra prévoir d'autres valeurs plus grandes de la tension sans sortir de la portée de l'invention.
Dans la présente demande, on décrit l'électroaimant comme comportant une seule bobine d'inductance. Cependant, ceci est uniquement dans un but de simplifier la description, et il va de soi que l'on peut soit prévoir plusieurs bobines formant une bobine équivalente qui pourra alors être considérée comme étant ladite au moins une bobine de l'électroaimant, soit prévoir plusieurs bobines et n'en considérer qu'une seule au titre de la dite au moins une bobine.
Un interrupteur 10 permet la coupure du circuit. L'interrupteur 10 est relié à un bouton de commande de l'ouverture de la porte.
En outre, un module 22 de circuit, constitué de deux condensateurs 20 et 21 polarisés et montés en série tête bêche, est monté en parallèle aux bornes de l'inductance L de l' électroaimant. Ce module 22 de circuit a pour fonction, lorsque le courant passant dans la bobine est coupé par l'ouverture de l'interrupteur 10, dans un premier temps de prélever l'énergie de l'impulsion de tension de coupure créée par l'ouverture de l'interrupteur en chargeant l'un des deux condensateurs, et de décharger l'autre condensateur pour envoyer un courant dans la bobine dans le sens inverse du courant passant dans la bobine avant ouverture de l'interrupteur, pour annuler ou surmonter le champ magnétique rémanent.
Lorsque l'interrupteur 10 est fermé, la porte est normalement fermée et un courant électrique passe dans la bobine, ce qui crée un champ magnétique. Ce champ magnétique attire la contreplaque en un matériau ferromagnétique, par exemple métallique, contre la ventouse et empêche l'ouverture de la porte.
Lorsqu'un utilisateur se présente pour ouvrir la porte, il peut par exemple appuyer sur un bouton (éventuellement après avoir taper un code d'accès) ou introduire une carte à puce ou analogue pour activer un circuit qui est relié à l'interrupteur de sorte que l'actionnement du bouton entraîne l'ouverture de l'interrupteur. L'alimentation en courant d'aimantation par la pile 2 est alors coupée.
La coupure de l'alimentation par l'ouverture de l'interrupteur créé une impulsion de tension de coupure ayant une valeur égale à - Vm (voir la figure 3).
De préférence, on a monté une varistance V aux bornes de la bobine et du module 22 pour limiter la valeur absolue Vm de la tension maximale de l'impulsion de coupure. Cependant, on limite Vm à une valeur supérieure à V0 (comme représenté à la figure 3).
Quasiment simultanément à l'ouverture de l'interrupteur et à la coupure de l'alimentation en courant, les condensateurs 20 et 21 effectuent alors un cycle de charge-décharge qui crée dans la bobine un courant transitoire négatif. Ce courant transitoire, qui classiquement ne dure que quelques millisecondes, a pour effet d'annuler ou de diminuer très fortement le champ magnétique rémanent. Il en résulte que l'utilisateur peut ouvrir la porte sans avoir à surmonter la force électromagnétique résultant du champ magnétique rémanent. Pendant, ce cycle ce charge-décharge, les deux condensateurs inversent leur polarités respectives et sont disponibles immédiatement pour un nouveau cycle.
Par exemple, pour une alimentation de 12V, respectivement 24V, respectivement 48V, le courant passant dans la bobine est de 500mA, 250mA et 125mA. La résistance interne de l'alimentation pouvant être par exemple de respectivement 25, 100, 400 Ohms, sans que l'invention soit limitée de quelque façon que ce soit à cette valeur.
Les deux condensateurs, qui peuvent être notamment des condensateurs de la marque Jamicon, ont par exemple une capacité de 1000 microfarads pour une tension nominale de 25V, sans que l'invention soit limitée de quelque façon que ce soit à cette valeur.
On peut prévoir de rajouter une résistance R dans le circuit 22. cependant, il s'agit d'une caractéristique optionnelle. En outre il est préférable de ne pas la placer entre les deux condensateurs 20 et 21.
La valeur caractéristique de l'inductance est par exemple égale à 2800H/24Volts, sans que l'invention soit limitée de quelque façon que ce soit à cette valeur.
A la figure 3, il est représenté la courbe donnant la tension aux bornes de la bobine L à partir de quelques instants avant l'ouverture de l'interrupteur 10.
Cette courbe est continue, c'est à dire qu'elle ne comporte pas de discontinuité telle que des sauts brusques, à partir de la coupure de l'interrupteur à to.
A l'instant to, l'utilisateur appuie sur le bouton d'ouverture de la porte, enclenchant l'interrupteur à l'état ouvert. La tension aux bornes de la bobine chute alors très rapidement en créant une impulsion de tension(de l'ordre de 1ms) jusqu'à une valeur Vm. Il s'agit du phénomène classique de tension de coupure.
La varistance V limite la valeur Vm.
L'action des modules 22 ou 22" aux figures 2 et4 respectivement a pour effet de ralentir la remontée de la courbe (par rapport à une impulsion de tension de coupure classique) de sorte que la tension ne redevient nulle une première fois qu'au bout d'un intervalle de temps ΔTo qui est d'au moins 40ms, de préférence d'au moins 100 ms, encore plus préférablement d'au moins 150 ms, notamment compris entre 120ms et 300ms. Un courant s'est ainsi créé dans la bobine suffisant pour annuler le magnétisme résiduel ou rémanence.
Dans le cas préférable où Vm est supérieur à Vo (par exemple compris entre 1,5 fois et 3 fois Vo) le circuit électrique (notamment dans le cas où il comporte un des modules 22 ou 22") est tel que la tension repasse à la valeur -Vo au bout d'un intervalle de temps Δto supérieur à 40ms, notamment supérieur à 70ms.
On obtient ainsi une annulation de l'effet de rémanence en un temps de l'ordre du dixième à quelques dixièmes de seconde, imperceptible pour l'utilisateur, qui n'a donc pas l'impression d'avoir une force à surmonter pour ouvrir la porte. Ensuite, l'amortissement de la forme sinusoïdale s'effectue en quelques oscillations, en un temps de quelques millièmes de seconde.
En outre, après passage au zéro à to+ΔTo, la tension s'amortit de manière sinusoïdale autour de zéro. En particulier, la demi période d'oscillation (Δt1-ΔTo à la figure 3)est de l'ordre de 100ms. Au bout d'une période d'oscillation, la tension est quasi nulle.
A la figure 4, il est représenté un schéma d'un autre circuit électrique, notamment électronique, de commande du courant passant dans la bobine de l'électroaimant.
Pour former le courant électrique, on utilise une source de courant sous la forme d'une pile 2, de tension nominale de par exemple 12V, 24V ou 48V. Le courant passant dans la bobine est de 500mA, 250mA et 125mA. La résistance interne de l'alimentation pouvant être par exemple de respectivement 25, 100, 400 Ohms, sans que l'invention soit limitée de quelque façon que ce soit à cette valeur. La valeur caractéristique de l'inductance est par exemple égale à 2800H/24Volts, sans que l'invention soit limitée de quelque façon que ce soit à cette valeur.
En outre un module 22" de circuit sous la forme d'une condensateur 34 non polarisé et d'une résistance R' montés en série est monté aux bornes de l'inductance, en parallèle avec celle ci.
Ce module 22 de circuit a pour fonction, lorsque le courant passant dans la bobine est coupé par l'ouverture de l'interrupteur 10, dans un premier temps de prélever l'énergie de l'impulsion de tension de coupure créée par l'ouverture de l'interrupteur en chargeant l'un des deux condensateurs, et de décharger l'autre condensateur pour envoyer un courant dans la bobine dans le sens inverse du courant passant dans la bobine avant ouverture de l'interrupteur, pour annuler ou surmonter le champ magnétique rémanent.
Le condensateur 34 et la résistance R' peuvent, par exemple et sans que l'invention soit limitée à ces valeurs, avoir les valeurs caractéristiques respectivement de 25V/1000µF et 100 Ohms.
La courbe donnant l'intensité passant dans la bobine L à partir de quelques instants avant l'ouverture de l'interrupteur est de forme identique à celle représentée à la figure 3 pour le circuit de la figure 2 et en possède les mêmes caractéristiques.
En particulier, à partir du point to, instant d'ouverture de l'interrupteur, l'intensité diminue suivant une pente telle que le courant devient nulle au bout d'un intervalle de temps de quelques millièmes de seconde. Une fois l'intensité annulée, toute l'énergie de la bobine a été récupérée par le module 22" et le condensateur 34 se décharge par la résistance R' jusqu'à ce que le courant atteigne le point le plus bas de la courbe. A cet instant, d'environ quelques millièmes de seconde, la rémanence est alors effacée et la porte s'ouvre sans difficulté. Ensuite, le même cycle que ci dessus recommence, mais fortement amorti, pendant quelques oscillations, avant extinction finale du courant.
Aux figures, le mode de réalisation décrit prévoit de fixer la contreplaque à l'ouvrant et la ventouse au dormant. Cependant, suivant un autre mode de réalisation faisant partie de l'étendue de protection de la présente invention, on peut prévoir l'inverse.
En outre, que ce soit le montage de la figure 2 ou de la figure 4, le système fonctionne de la même manière lorsque l'on inverse les polarités de la source 2 de courant, seuls les sens des courants respectivement d'aimantation et d'anti-rémanence étant inversés.

Claims

Dispositif formant serrure électromagnétique comportant un ventouse (3) électromagnétique comportant un électroaimant (4), une contreplaque (1) et un circuit électrique comportant une source (2) de courant destinée à alimenter au moins une bobine (L) de l'électroaimant de la ventouse électromagnétique en un courant électrique d'aimantation pour créer un champ électromagnétique et une force électromagnétique associée plaquant l'une contre l'autre la contreplaque et la ventouse électromagnétique pour fermer la serrure ; des moyens d'interruption (10) destinés à couper l'alimentation en courant ; et des moyens d'anti-rémanence pour lutter contre la force électromagnétique rémanente qui persiste lorsque les moyens d'interruption (10) ont coupé l'alimentation (2) en courant de la bobine de l'électroaimant, où le circuit électrique est agencé de sorte que la source (2) d'alimentation en courant est montée directement aux bornes de la au moins une bobine (L) de sorte que, lorsque les moyens d'interruption (10) coupe l'alimentation en courant, une tension de coupure (-Vm) sous la forme d'une impulsion, notamment négative, apparaît aux bornes de la bobine, caractérisé en ce que la valeur absolue (Vm) de la tension de coupure étant supérieure à la valeur absolue (V0) de la tension d'alimentation, et le circuit électrique comporte des moyens (22 ; 22") pour retarder le passage à zéro en retour de l'impulsion, notamment d'une durée au moins égale à 40 millièmes de seconde (ms), de préférence au moins égale à 100 ms, encore plus préférablement supérieure à 150 ms, par exemple comprise entre 100 ms et 300 ms.
Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens pour limiter la valeur absolue maximale de l'impulsion de tension de coupure, notamment des moyens sous la forme d'une varistance montée aux bornes de la au moins une bobine, les moyens pour limiter la valeur absolue maximale limitant la valeur absolue de la tension maximale à une valeur supérieure à la tension d'alimentation.
Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit électrique est agencé pour que la tension, après avoir passé une fois le zéro en retour du pic de l'impulsion de coupure, éventuellement amortie par les moyens de limitation, notamment la varistance, oscille autour de zéro en étant amortie, notamment en devenant sensiblement nulle après une ou deux périodes d'impulsion.
Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit électrique comporte au moins un condensateur (20, 21 ; 34).
Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit électrique comporte deux condensateurs (20, 21) polarisés en série montés tête-bêche.
Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les deux condensateurs (20, 21) en série sont montés en parallèle avec l'alimentation (2) en courant.
Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les deux condensateurs (20, 21) en série sont montés en parallèle avec la bobine (L) d'inductance de l'électroaimant (4) de la ventouse.
Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit électrique comporte un condensateur (34) non polarisé monté en série avec une résistance (R'), montés en parallèle avec la au moins une bobine (L) .
Module formant dispositif d'anti-rémanence pour une serrure électromagnétique destiné à être intégré dans une serrure électromagnétique et notamment dans le circuit électrique ou électronique de commande du dispositif suivant l'une des revendications précédentes, le module comportant des moyens pour retarder le passage à zéro en retour de l'impulsion de tension de coupure issue de la source d'alimentation du circuit, notamment d'une durée au moins égale à 40 millièmes de seconde (ms), de préférence au moins égale à 100 ms, encore plus préférablement supérieure à 150 ms, par exemple comprise entre 100 ms et 300 ms.
Module suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux condensateurs polarisés montés en série.
Module suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les deux condensateurs sont montés tête bêche.
Dispositif formant porte comportant un ouvrant (P) et un dormant (D) et un dispositif formant serrure électromagnétique suivant l'une des revendications 1 à 8, l'un des deux éléments du dispositif formant serrure électromagnétique, à savoir la ventouse (3) électromagnétique et la contreplaque (1), étant fixé à l'ouvrant tandis que l'autre des deux éléments est fixé au dormant.