FR3102607A1 - Electronic control module and home automation system - Google Patents
Electronic control module and home automation system Download PDFInfo
- Publication number
- FR3102607A1 FR3102607A1 FR1911872A FR1911872A FR3102607A1 FR 3102607 A1 FR3102607 A1 FR 3102607A1 FR 1911872 A FR1911872 A FR 1911872A FR 1911872 A FR1911872 A FR 1911872A FR 3102607 A1 FR3102607 A1 FR 3102607A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- control circuit
- variable control
- variable
- output
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M5/275—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
Module électronique de commande et installation domotique L’invention concerne un module électronique de commande (100) comprenant des premier et deuxième circuits de commande variable (120, 130) configurés pour commander au moins une charge électrique (20, 30) avec une tension efficace variable à partir d’une source électrique alternative monophasée (10), un circuit de contrôle (140) des premier et deuxième circuits de commande variable et un bloc d’alimentation (110) configuré pour alimenter le circuit de contrôle. Chaque circuit de commande variable (120 ; 130) comprend un interrupteur (121 ; 131) présent entre l’entrée et la sortie du circuit de commande variable. L’entrée de chaque circuit de commande variable est reliée à la phase (P10) de la source électrique alternative monophasée (10) et la sortie (Sv120 ; Sv130) de chaque circuit de commande variable (120 ; 130) est reliée à une charge électrique. L’interrupteur de chaque circuit de commande variable est commandé par le circuit de contrôle (140) de manière à faire varier la tension efficace en sortie de chaque circuit de commande variable. Le module est caractérisé en ce que le premier circuit de commande variable (120), le deuxième circuit de commande variable (130) et le circuit de contrôle (140) comprennent chacun une masse électrique virtuelle indépendante (Mv120 ; Mv130 ; Mv140). Figure pour l’abrégé : Fig. 1.The invention relates to an electronic control module (100) comprising first and second variable control circuits (120, 130) configured to control at least one electrical load (20, 30) with an effective voltage variable from a single phase AC power source (10), a control circuit (140) of the first and second variable control circuits and a power supply (110) configured to power the control circuit. Each variable control circuit (120; 130) includes a switch (121; 131) present between the input and the output of the variable control circuit. The input of each variable control circuit is connected to the phase (P10) of the single-phase AC power source (10) and the output (Sv120; Sv130) of each variable control circuit (120; 130) is connected to a load electric. The switch of each variable control circuit is controlled by the control circuit (140) so as to vary the effective voltage at the output of each variable control circuit. The module is characterized in that the first variable control circuit (120), the second variable control circuit (130) and the control circuit (140) each include an independent virtual electrical ground (Mv120; Mv130; Mv140). Figure for the abstract: Fig. 1.
Description
La présente invention concerne les modules électroniques utilisés en domotique pour commander des dispositifs électriques domestiques tels que des lampes ou des moteurs de volets.The present invention relates to electronic modules used in home automation to control domestic electrical devices such as lamps or shutter motors.
L’invention concerne plus particulièrement les modules, encore appelés « micro-modules », à plusieurs sorties présentant notamment un faible encombrement afin de permettre leur intégration dans des boîtiers d’interrupteur ou de prise électrique par exemple.The invention relates more particularly to modules, also called "micro-modules", with several outputs having in particular a small footprint in order to allow their integration into switch boxes or electrical outlets for example.
Dans le domaine de la domotique, les modules ou « micro-modules » sont des dispositifs de taille réduite permettant de commander à distance des appareils électriques tels que des ampoules d’éclairage ou des moteurs de volets, chaque module comprenant un moyen de traitement local tel qu’un processeur. La commande à distance est réalisée par liaison radio, courant porteur, ou par toute autre liaison numérique ou analogique filaire.In the field of home automation, modules or "micro-modules" are small devices for remotely controlling electrical appliances such as light bulbs or shutter motors, each module comprising a local processing means such as a processor. Remote control is carried out by radio link, carrier current, or by any other wired digital or analog link.
Il existe actuellement deux types de module électronique de commande de lumière sur le secteur.There are currently two types of electronic light control module on the mains.
Le premier type correspond à des variateurs (en anglais « dimmers ») qui fonctionnent sans neutre mais avec une seule sortie variable.The first type is dimmers that operate without a neutral but with a single variable output.
Le deuxième type de module est un module proposant deux sorties commandées. Toutefois, dans ce deuxième type de module, le fonctionnement du module requière l’utilisation du neutre.The second type of module is a module offering two controlled outputs. However, in this second type of module, the operation of the module requires the use of the neutral.
Or, il existe un besoin pour un module électronique de commande ayant plusieurs sorties variables. Il existe également un besoin pour un tel module capable de fonctionner sans neutre afin notamment de pouvoir s’adapter au câblage électrique des habitations anciennes où le neutre n’est pas disponible en tout point.However, there is a need for an electronic control module having several variable outputs. There is also a need for such a module capable of operating without a neutral, in particular to be able to adapt to the electrical wiring of old homes where the neutral is not available at all points.
A cet effet, l’invention propose un module électronique de commande comprenant au moins des premier et deuxième circuits de commande variable configurés pour commander au moins une charge électrique avec une tension efficace variable à partir d’une source électrique alternative monophasée, un circuit de contrôle des premier et deuxième circuits de commande variable et un circuit ou bloc d’alimentation configuré pour alimenter le circuit de contrôle, chaque circuit de commande variable comprenant un interrupteur présent entre l’entrée et la sortie dudit circuit de commande variable, l’entrée de chaque circuit de commande variable étant reliée à la phase de la source électrique alternative monophasée et la sortie de chaque circuit de commande variable étant reliée à ladite au moins une charge électrique, l’interrupteur de chaque circuit de commande variable étant commandé par le circuit de contrôle de manière à faire varier la tension efficace en sortie de chaque circuit de commande variable, caractérisé en ce que le premier circuit de commande variable, le deuxième circuit de commande variable et le circuit de contrôle comprennent chacun une masse électrique virtuelle indépendante.To this end, the invention proposes an electronic control module comprising at least first and second variable control circuits configured to control at least one electric load with a variable effective voltage from a single-phase alternating electric source, a control of the first and second variable control circuits and a circuit or power supply configured to power the control circuit, each variable control circuit comprising a switch present between the input and the output of said variable control circuit, the input of each variable control circuit being connected to the phase of the single-phase alternating electric source and the output of each variable control circuit being connected to the said at least one electrical load, the switch of each variable control circuit being controlled by the circuit control circuit so as to vary the effective voltage at the output of each variable control circuit, characterized in that the first variable control circuit, the second variable control circuit and the control circuit each comprise an independent virtual electrical ground.
Le module électronique de commande de l’invention permet d’avoir plusieurs sorties de commande variable capables chacune de commander une charge électrique de manière indépendante et fiable, et ce sans nécessiter de connexion du module au neutre. En effet, dans le cas d’un module électronique de commande à une seule sortie variable la masse virtuelle de l’interrupteur est habituellement connectée à la masse du circuit de contrôle. Dans le cas d’un module ayant plusieurs sorties variables, cela n’est pas possible car la masse virtuelle de chaque circuit de commande variable dépend du niveau de variation propre du circuit. En dotant les circuits de commande variable et le circuit de contrôle chacun avec une masse électrique virtuelle indépendante, chaque circuit de commande variable possède une référence de potentiel électrique propre qui assure un fonctionnement sans perturbation de sa sortie variable. En effet, en l’absence de neutre, si les masses virtuelles des interrupteurs des circuits de commande sont reliées à un même référentiel comme par exemple la masse du circuit de contrôle, la commande de l’état (passant ou bloqué) d’un interrupteur peut être perturbée, voire empêchée, par des niveaux de variations différents en sortie d’un autre circuit de commande variable du même module. En outre, avec une masse virtuelle indépendante pour l’interrupteur de chaque circuit de commande variable, le contrôle de sa mise en conduction peut être réalisé avec un faible niveau de tension.The electronic control module of the invention makes it possible to have several variable control outputs each capable of controlling an electrical load independently and reliably, without requiring the module to be connected to the neutral. Indeed, in the case of an electronic control module with a single variable output, the virtual ground of the switch is usually connected to the ground of the control circuit. In the case of a module having several variable outputs, this is not possible because the virtual ground of each variable control circuit depends on the level of variation specific to the circuit. By providing the variable drive circuits and the control circuit each with an independent virtual electrical ground, each variable drive circuit has its own electrical potential reference that provides disturbance-free operation of its variable output. In fact, in the absence of a neutral, if the virtual masses of the switches of the control circuits are connected to the same frame of reference, such as for example the mass of the control circuit, the control of the state (passing or blocked) of a switch can be disturbed, or even prevented, by different variation levels at the output of another variable control circuit of the same module. In addition, with an independent virtual ground for the switch of each variable control circuit, the control of its conduction can be achieved with a low voltage level.
Selon une caractéristique particulière du module de l’invention, le circuit ou bloc d’alimentation est relié à au moins une sortie d’un circuit électronique de commande variable, ledit circuit d’alimentation comprenant au moins un composant de stockage d’énergie électrique et une masse virtuelle indépendante des masses virtuelles des premier et deuxième circuits de commande variable et du circuit de contrôle et dans lequel le circuit de contrôle est configuré pour commander l’interruption de la conduction entre l’entrée et la sortie de chaque circuit de commande variable en fonction d’un angle de conduction maximal déterminé. Le bloc d’alimentation du module est ainsi apte à prélever et à stocker l’énergie nécessaire pour alimenter le circuit de contrôle, et ce sans perturber la commande de la ou les charges électriques, celle-ci étant assurée par la définition d’un angle de conduction maximum.According to a particular characteristic of the module of the invention, the power supply circuit or block is connected to at least one output of an electronic variable control circuit, said power supply circuit comprising at least one electrical energy storage component and a virtual ground independent of the virtual grounds of the first and second variable control circuits and of the control circuit and in which the control circuit is configured to control the interruption of the conduction between the input and the output of each control circuit variable according to a determined maximum conduction angle. The module's power supply unit is thus able to draw off and store the energy necessary to supply the control circuit, and this without disturbing the control of the electrical load(s), this being ensured by the definition of a maximum conduction angle.
Selon une autre caractéristique particulière du module de l’invention, le circuit ou bloc d’alimentation est relié à la sortie de tous les circuits électroniques de commande variable. Cela permet comme expliqué plus loin en détails de pallier la défaillance d’une sortie ou de la charge reliée et d’allonger le temps de prélèvement d’énergie électrique.According to another particular characteristic of the module of the invention, the circuit or power supply unit is connected to the output of all the variable control electronic circuits. This makes it possible, as explained later in detail, to overcome the failure of an output or of the connected load and to extend the time for drawing off electrical energy.
Selon une autre caractéristique particulière du module de l’invention, l’angle de conduction maximum correspond typiquement à 80% de chaque alternance de la source électrique alternative monophasée. L’angle peut être ajusté automatiquement (fonction auto-max) en fonction de la charge connectée : une ampoule à LED de faible puissance laisse passer moins de courant et peut donc nécessiter un angle de conduction réduit afin de laisser suffisamment d’énergie au circuit de contrôle.According to another particular characteristic of the module of the invention, the maximum conduction angle typically corresponds to 80% of each alternation of the single-phase alternating electric source. The angle can be adjusted automatically (auto-max function) depending on the connected load: a low-power LED bulb lets less current flow and therefore may require a reduced conduction angle in order to leave enough energy to the circuit control.
Selon une autre caractéristique particulière du module de l’invention, la masse virtuelle du circuit ou bloc d’alimentation est reliée à la phase de la source d’alimentation monophasée.According to another particular characteristic of the module of the invention, the virtual ground of the circuit or power supply unit is connected to the phase of the single-phase power source.
Selon une autre caractéristique particulière du module de l’invention, l’interrupteur de chaque circuit de commande variable comprend deux transistors à effet de champ MOS de type N.According to another particular characteristic of the module of the invention, the switch of each variable control circuit comprises two N-type MOS field-effect transistors.
L’invention a également pour objet une installation domotique comprenant une pluralité de charges électriques commandées par un ou plusieurs modules électroniques de commande selon l’invention.The invention also relates to a home automation installation comprising a plurality of electrical loads controlled by one or more electronic control modules according to the invention.
Un module électrique de commande 100 conforme à un mode de réalisation de l’invention est représenté à la figure 1. Le module 100 comprend un bloc d’alimentation 110, un premier circuit de commande variable 120, un deuxième circuit de commande variable 130 et un circuit de contrôle 140. Le circuit de contrôle 140 comprend un contrôleur ou générateur de signaux de commande 141, une ou plusieurs entrées filaires 142 et un récepteur sans fil 143. La ou les entrées filaires 142 sont reliées au contrôleur 141 et sont destinées à transmettre à celui-ci des signaux d’entrée transmis par exemple par un interrupteur, une sonnette ou une sortie de contact d’alarme, etc. Le récepteur sans fil 143 est également relié au contrôleur 141 afin de lui transmettre des signaux d’entrée envoyés par exemple par une télécommande, un téléphone ou une tablette, etc. Le module électrique de commande 100 est relié à une source électrique alternative monophasée 10 via un conducteur 11.An electrical control module 100 according to one embodiment of the invention is represented in FIG. 1. The module 100 comprises a power supply unit 110, a first variable control circuit 120, a second variable control circuit 130 and a control circuit 140. The control circuit 140 comprises a controller or command signal generator 141, one or more wired inputs 142 and a wireless receiver 143. The wired input(s) 142 are connected to the controller 141 and are intended to transmit to it input signals transmitted for example by a switch, a bell or an alarm contact output, etc. The wireless receiver 143 is also connected to the controller 141 in order to transmit to it input signals sent for example by a remote control, a telephone or a tablet, etc. The electrical control module 100 is connected to a single-phase alternating electrical source 10 via a conductor 11.
Les premier et deuxième circuits de commande variable 120 et 131 comprennent chacun respectivement un interrupteur commandé 121 et 131. Les interrupteurs commandés 121 et 131 sont chacun reliés, d’une part, au circuit de contrôle 140 qui assure via des signaux de commande Sc120et Sc130leur commande variable et, d’autre part, à la phase P10de la source électrique alternative monophasée 10. La sortie de l’interrupteur commandé 121 correspond à la sortie variable Sv1 20du premier circuit de commande variable 120 qui, dans l’exemple décrit ici, est reliée à une ampoule 20. De même, la sortie de l’interrupteur commandé 131 correspond à la sortie variable Sv 130du deuxième circuit de commande variable 130 qui, dans l’exemple décrit ici, est reliée à un moteur 30. La variation en sortie de chaque circuit électronique de commande est réalisée par une transmission partielle du signal sinusoïdal présent en entrée de l’interrupteur de chaque circuit pilotée par le circuit de contrôle 140.The first and second variable control circuits 120 and 131 each comprise respectively a controlled switch 121 and 131. The controlled switches 121 and 131 are each connected, on the one hand, to the control circuit 140 which ensures via control signals S c120 and S c130 their variable control and, on the other hand, to the phase P 10 of the single-phase alternating electric source 10. The output of the controlled switch 121 corresponds to the variable output S v1 20 of the first variable control circuit 120 which , in the example described here, is connected to a bulb 20. Similarly, the output of the controlled switch 131 corresponds to the variable output S v 130 of the second variable control circuit 130 which, in the example described here, is connected to a motor 30. The variation at the output of each electronic control circuit is achieved by a partial transmission of the sinusoidal signal present at the input of the switch of each circuit controlled by the control circuit 140.
Conformément à l’invention, le premier circuit de commande variable 120 comprend une première masse virtuelle Mv1 20tandis que le deuxième circuit de commande variable 130 comprend une deuxième masse virtuelle Mv130indépendante de la première masse virtuelle Mv1 2 0. A cet effet, le premier circuit de commande variable 120 comprend une barrière d’isolation Bi120qui isole le circuit du reste des circuits du module 100, la transmission des signaux de commande entre le circuit de contrôle 140 et le premier circuit électronique de commande variable 120 étant assurée par un premier opto-coupleur 12. De même, le deuxième circuit de commande variable 130 comprend une barrière d’isolation Bi13 0qui isole le circuit du reste des circuits du module 100, la transmission des signaux de commande entre le circuit de contrôle 140 et le deuxième circuit électronique de commande variable 130 étant assurée par un deuxième opto-coupleur 13. Les barrières d’isolation assurent un bon fonctionnement des masses virtuelles. On utilise ici de manière préférentielle des opto-coupleurs car ils constituent des moyens simples et économiques pour la réalisation des barrières d’isolation. Toutefois, d’autres moyens tels que des amplificateurs soustracteurs aptes à soustraire le niveau de la masse virtuelle des transistors au signal de commande peuvent être utilisés pour réaliser les barrières d’isolation.In accordance with the invention, the first variable control circuit 120 comprises a first virtual ground M v1 20 while the second variable control circuit 130 comprises a second virtual ground M v130 independent of the first virtual ground M v1 2 0 . To this end, the first variable control circuit 120 comprises an isolation barrier B i120 which isolates the circuit from the rest of the circuits of the module 100, the transmission of the control signals between the control circuit 140 and the first electronic control circuit variable 120 being ensured by a first opto-coupler 12. Similarly, the second variable control circuit 130 comprises an isolation barrier B i13 0 which isolates the circuit from the rest of the circuits of the module 100, the transmission of the control signals between the control circuit 140 and the second electronic variable control circuit 130 being ensured by a second opto-coupler 13. The isolation barriers ensure correct operation of the virtual masses. Opto-couplers are preferably used here because they constitute simple and economical means for producing the isolation barriers. However, other means such as subtractor amplifiers capable of subtracting the level of the virtual ground of the transistors from the control signal can be used to produce the isolation barriers.
Chaque circuit de commande variable est formé de deux transistors. Dans l’exemple décrit ici et comme illustré sur les figures 2 et 3, l’interrupteur 121 du premier circuit de commande variable 120 comprend deux transistors à effet de champ MOS de type N (N-MOS) 122 et 123 (figure 2) tandis que l’interrupteur 131 du deuxième circuit de commande variable 130 comprend deux transistors à effet de champ N-MOS 132 et 133 (figure 3). La phase P10de la source électrique alternative monophasée 10 est reliée au drain D respectivement des transistors 122 et 132, tandis que la grille G des transistors 122, 123, 132 et 134 est reliée au circuit de contrôle 140. La première masse virtuelle Mv120du premier circuit de commande variable 120 est connecté au point jonction entre les transistors 122 et 123 . La sortie variable Sv1 20du premier circuit de commande variable 120 est prise sur le drain D du transistor 123. De même, la deuxième masse virtuelle Mv130du deuxième circuit de commande variable 130 est connecté au point jonction entre les transistors 132 et 133. La sortie variable Sv 130du deuxième circuit de commande variable 130 est prise sur le drain D du transistor 133.Each variable control circuit is formed by two transistors. In the example described here and as illustrated in Figures 2 and 3, the switch 121 of the first variable control circuit 120 comprises two N-type MOS field-effect transistors (N-MOS) 122 and 123 (Figure 2) while the switch 131 of the second variable control circuit 130 comprises two N-MOS field effect transistors 132 and 133 (FIG. 3). Phase P 10 of single-phase AC power source 10 is connected to drain D of transistors 122 and 132 respectively, while gate G of transistors 122, 123, 132 and 134 is connected to control circuit 140. First virtual ground M v120 of the first variable control circuit 120 is connected to the junction point between the transistors 122 and 123. The variable output S v1 20 of the first variable control circuit 120 is taken from the drain D of the transistor 123. Similarly, the second virtual ground M v130 of the second variable control circuit 130 is connected to the junction point between the transistors 132 and 133 The variable output S v 130 of the second variable control circuit 130 is taken from the drain D of transistor 133.
L’interrupteur des circuits de commande peut également être réalisé avec des transistors à effet de champ MOS de type P (P-MOS), ou des transistors bipolaires à grille isolée N-IGBT ou IGBT, ou encore des transistors bipolaires NPN ou PNP.The control circuit switch can also be made with P-type MOS field-effect transistors (P-MOS), or N-IGBT or IGBT insulated-gate bipolar transistors, or even NPN or PNP bipolar transistors.
Les deux transistors d’un interrupteur, à savoir ici les deux transistors 122 et 123 de l’interrupteur 121 et les deux transistors 132 et 133 de l’interrupteur 131, assurent chacun la conduction pendant une alternance du signal sinusoïdal de la source électrique 10. Dans l’exemple décrit ici, les transistors 122 et 132 assurent la conduction pendant les alternances positives du signal sinusoïdal de la source 10 tandis que les transistors 123 et 133 assurent la conduction pendant les alternances négatives du signal de la source 10.The two transistors of a switch, namely here the two transistors 122 and 123 of the switch 121 and the two transistors 132 and 133 of the switch 131, each provide conduction during an alternation of the sinusoidal signal of the electrical source 10 In the example described here, transistors 122 and 132 provide conduction during the positive alternations of the sinusoidal signal from source 10 while transistors 123 and 133 provide conduction during the negative alternations of the signal from source 10.
Comme indiqué précédemment, le point jonction entre les deux transistors d’un interrupteur est connecté à une masse virtuelle indépendante et constitue la référence de potentiel pour la tension de commande des transistors. Ainsi, grâce à cette masse virtuelle, il suffit de fournir une faible tension à la grille (cas des transistors à effet de champ) ou un faible courant à la base (cas des transistors bipolaires) des transistors pour mettre en conduction l’un des deux, à savoir celui-ci qui est polarisé positivement à l’instant considéré. En effet, la tension d’entrée fournie par la source électrique 10 étant alternative, chaque transistor voit cette tension comme étant positive lors d’une seule des deux alternances (positive ou négative), il n’est donc mis en conduction que pendant une seule des deux alternances. La ligne de commande des deux transistors (i.e. la commande de la grille ou de la base ou) peut être faite indépendamment pour chaque transistor. Elle peut néanmoins aussi être une commande unique. Lorsqu’un qu’un des transistors est dans l’état passant, l’autre peut être dans l’état bloqué. Il est donc nécessaire de s’assurer que le courant passe par un autre chemin lorsqu’un transistor est bloqué afin d’acheminer le courant vers la sortie de chaque circuit de commande variable (sorties Sv1 20et Sv 130). Dans le cas de transistors à effet de champ MOS, ceux-ci comprennent déjà une diode intrinsèque inverse (encore appelée « body diode »), notée Dinsur les figures 2 et 3, qui assure le passage du courant entre la source et le drain du transistor lorsque celui-ci est dans l’état bloqué. En revanche, si le transistor est dans l’état passant, le courant peut circuler dans les deux sens de sorte que le courant circulant en inverse se répartit entre la diode intrinsèque et le transistor. Les transistors bipolaires à grille isolée IGBT intègrent également une diode intrinsèque inverse. Pour les autres types de transistors bipolaires (NPN ou PNP), il faut ajouter une diode en inverse en parallèle de chaque transistor.As indicated above, the junction point between the two transistors of a switch is connected to an independent virtual ground and constitutes the potential reference for the control voltage of the transistors. Thus, thanks to this virtual ground, it suffices to provide a low voltage to the gate (case of field effect transistors) or a low current to the base (case of bipolar transistors) of the transistors to turn on one of the two, namely this one which is positively polarized at the instant considered. Indeed, the input voltage supplied by the electric source 10 being alternating, each transistor sees this voltage as being positive during only one of the two alternations (positive or negative), it is therefore only turned on for one only of the two alternations. The control line of the two transistors (i.e. the control of the gate or the base or) can be done independently for each transistor. However, it can also be a one-time order. When one of the transistors is in the on state, the other may be in the off state. It is therefore necessary to ensure that the current flows through another path when a transistor is blocked in order to route the current to the output of each variable control circuit (outputs Sv1 20and Sv 130). In the case of MOS field effect transistors, these already include a reverse intrinsic diode (also called "body diode"), denoted Dinin Figures 2 and 3, which ensures the passage of current between the source and the drain of the transistor when the latter is in the off state. On the other hand, if the transistor is in the on state, the current can flow in both directions so that the current flowing in reverse is distributed between the intrinsic diode and the transistor. IGBT insulated gate bipolar transistors also incorporate a reverse intrinsic diode. For other types of bipolar transistors (NPN or PNP), a reverse diode must be added in parallel with each transistor.
L’utilisation d’une masse virtuelle indépendante pour chaque circuit de commande variable permet d’assurer une commande fiable des transistors, et ce avec une faible tension de commande. En effet, si les masses virtuelles des interrupteurs à transistors des circuits de commande sont reliées à un même référentiel comme par exemple la masse du circuit de contrôle, la commande de l’état (passant ou bloqué) des transistors d’un interrupteur peut être perturbée, voire empêchée, par des niveaux de variations différents en sortie d’un autre circuit de commande variable d’un même module.The use of an independent virtual ground for each variable control circuit makes it possible to ensure reliable control of the transistors, and this with a low control voltage. Indeed, if the virtual grounds of the transistor switches of the control circuits are connected to the same frame of reference, for example the ground of the control circuit, the control of the state (on or off) of the transistors of a switch can be disturbed, or even prevented, by different variation levels at the output of another variable control circuit of the same module.
Plus précisément, la tension de référence pour pouvoir commander les transistors MOS correctement est le point milieu entre ces deux transistors. La commande des grilles ("gate") des transistors MOS doit être référencée par rapport à ce point. En effet, on commande un transistor MOS en appliquant une tension entre la grille et la source. Comme les deux transistors sont montés tête bêche (pour un fonctionnement en alternatif), les deux sources sont connectées entre elles et forment un point de référence pour les deux transistors MOS qui est utilisé comme masse virtuelle.More precisely, the reference voltage to be able to control the MOS transistors correctly is the midpoint between these two transistors. The control of the gates ("gate") of the MOS transistors must be referenced with respect to this point. Indeed, an MOS transistor is controlled by applying a voltage between the gate and the source. As the two transistors are mounted head to tail (for AC operation), the two sources are connected to each other and form a reference point for the two MOS transistors which is used as a virtual ground.
La tension de cette masse virtuelle est en pratique environ la moitié de la tension entre l'entrée phase et la sortie variée (i.e. la tension efficace transmise à l'ampoule ou au moteur) car les deux transistors ont un fonctionnement symétrique. Cette tension dépend donc directement du niveau de variation choisi par l'utilisateur. Avec un seul circuit de commande variable, il n’y a pas de difficulté car on peut tout référencer par rapport au point milieu qui peut devenir une masse locale pour la carte du circuit, en particulier pour le circuit de contrôle. En revanche, avec deux circuits de commande variable ou plus, les points milieux des différentes sorties sont à des tensions différentes, car le réglage de variation est différent sur chaque sortie. De plus ces tensions ne sont pas flottantes entre elles puisqu'elles sont toutes liées à la phase. L’indépendance des masses virtuelles entre les différents circuits de commande variable et le circuit de contrôle assurent un fonctionnement fiable du module électronique de commande.The voltage of this virtual ground is in practice about half the voltage between the phase input and the varied output (i.e. the effective voltage transmitted to the bulb or to the motor) because the two transistors operate symmetrically. This voltage therefore depends directly on the dimming level chosen by the user. With a single variable control circuit, there is no difficulty because everything can be referenced with respect to the midpoint which can become a local ground for the circuit board, in particular for the control circuit. In contrast, with two or more dimmable driver circuits, the midpoints of the different outputs are at different voltages because the dimming setting is different on each output. Moreover, these voltages are not floating between them since they are all linked to the phase. The independence of the virtual masses between the various variable control circuits and the control circuit ensure reliable operation of the electronic control module.
Le bloc d’alimentation 110 est destiné à délivrer un courant continu CC en particulier aux éléments du circuit de contrôle 140 à partir du signal de source électrique alternative monophasée 10. Le bloc d’alimentation 110 fonctionne donc comme un convertisseur de courant alternatif (CA) en courant continu (CC) basse tension. La tension alternative en entrée du bloc d’alimentation étant généralement élevée (tension du secteur par exemple), le convertisseur de tension agit en général comme un abaisseur de tension (topologie « flyback » si besoin d’une isolation galvanique ou « buck » sans isolation galvanique).The power supply 110 is intended to deliver direct current DC in particular to the elements of the control circuit 140 from the single-phase alternating current electrical source signal 10. The power supply 110 therefore functions as an alternating current (AC ) low voltage direct current (DC). Since the alternating voltage at the input of the power supply is generally high (mains voltage for example), the voltage converter generally acts as a voltage step-down device ("flyback" topology if galvanic isolation or "buck" without galvanic isolation).
La figure 4 illustre le circuit du bloc d’alimentation 110 qui comprend un condensateur C11 0dont une borne est reliée aux sorties Sv1 20et Sv130des circuits de commande variable 120 et 130 et à l’entrée d’un régulateur de tension continue 111 et dont l’autre borne est reliée à la masse du régulateur de tension continue 111. Le régulateur de tension délivre en sortie une tension continue V111.FIG. 4 illustrates the circuit of the power supply unit 110 which comprises a capacitor C 11 0 one terminal of which is connected to the outputs S v1 20 and S v130 of the variable control circuits 120 and 130 and to the input of a voltage regulator. direct voltage 111 and the other terminal of which is connected to the ground of the direct voltage regulator 111. The voltage regulator outputs a direct voltage V 111 .
La source d’énergie en entrée du bloc d’alimentation 110 est de préférence reliée à toutes les sorties des circuits de commande variable présentes dans le module électronique de commande, à savoir dans l’exemple décrit ici les sorties Sv1 20et Sv130respectivement des circuits de commande variable 120 et 130. En effet, la mutualisation du prélèvement d’énergie nécessaire au fonctionnement du bloc d’alimentation entre toutes les sorties variables disponibles dans le module présente les avantages suivants :The energy source at the input of the power supply unit 110 is preferably connected to all the outputs of the variable control circuits present in the electronic control module, namely in the example described here the outputs S v1 20 and S v130 respectively variable control circuits 120 and 130. Indeed, pooling the energy withdrawal necessary for the operation of the power supply between all the variable outputs available in the module has the following advantages:
- si un circuit de sortie est interrompu par défaillance ou absence de la charge reliée à la sortie, comme par exemple une ampoule grillée ou un moteur de volet roulant à butée électromécanique, alors le bloc d’alimentation peut prendre l’énergie nécessaire entre les autres sorties et son entrée ;- if an output circuit is interrupted by failure or absence of the load connected to the output, such as for example a burnt out light bulb or a roller shutter motor with electromechanical stop, then the power supply unit can take the necessary energy between the other outputs and its input;
- si l’angle de conduction est différent entre les sorties, le bloc d’alimentation peut récupérer de l’énergie entre la sortie ayant l’angle de conduction le plus faible et l’entrée, c’est-à-dire la sortie présentant une différence de potentiel pendant l’intervalle le plus long avec l’entrée ;- if the conduction angle is different between the outputs, the power supply can harvest energy between the output with the lower conduction angle and the input, i.e. the output exhibiting a potential difference during the longest interval with the input;
- si le type de charge est différent entre les sorties, par exemple une charge capacitive sur une sortie et une charge inductive sur une autre sortie, alors les deux sorties ne vont pas conduire en même temps. Une sortie sera mise en conduction au début de la sinusoïde alors que l’autre sera mise en conduction jusqu’à la fin de la sinusoïde. Ainsi, les intervalles d’ouverture des sorties, pendant lesquels le bloc d’alimentation peut récupérer de l’énergie, ne coïncident pas et sont distincts. Le bloc d’alimentation dispose alors de deux intervalles au lieu d’un pour recharger son condensateur.- if the type of load is different between the outputs, for example a capacitive load on one output and an inductive load on another output, then the two outputs will not conduct at the same time. One output will conduct at the start of the sine wave while the other will conduct until the end of the sine wave. Thus, the opening intervals of the outputs, during which the power supply can recover energy, do not coincide and are distinct. The power supply then has two intervals instead of one to recharge its capacitor.
En outre, la masse virtuelle Mv 11 0du bloc d’alimentation 110 est indépendante des masses Mv120et Mv130des sorties Sv120et Sv130afin d’assurer la charge du condensateur en cas d’interruption d’un circuit de sortie comme indiqué ci-avant. La masse Mv 11 0du bloc d’alimentation est connectée de préférence, mais non exclusivement, à la phase P10de la source 10 car cela constitue une solution économique et simple techniquement.In addition, the virtual ground M v 11 0 of the power supply unit 110 is independent of the grounds M v120 and M v130 of the outputs S v120 and S v130 in order to ensure the charge of the capacitor in the event of interruption of a circuit of output as indicated above. Ground M v 110 of the power supply is preferably, but not exclusively , connected to phase P 10 of source 10 because this constitutes an economical and technically simple solution.
L’énergie nécessaire au fonctionnement des éléments du module électronique de commande 100 tels que notamment le circuit de contrôle 140 est stockée dans le condensateur C11 0pendant le temps où la sortie des circuits de commande variable n’est pas en conduction avec l’entrée qui correspond à la durée pendant laquelle il existe une différence de potentiel entre l’entrée et la sortie des circuits de commande variable. L’interruption de la conduction entre l’entrée et la sortie des circuits de commande variable est commandé par le circuit de contrôle 140.The energy necessary for the operation of the elements of the electronic control module 100 such as in particular the control circuit 140 is stored in the capacitor C 11 0 during the time when the output of the variable control circuits is not in conduction with the input which corresponds to the time during which there is a potential difference between the input and the output of the variable control circuits. The interruption of the conduction between the input and the output of the variable control circuits is controlled by the control circuit 140.
Afin de pouvoir stocker suffisamment d’énergie, l’angle de conduction maximum, qui correspond au maximum de transmission d’énergie à la charge (ampoule allumée au maximum de son intensité lumineuse par exemple), représente typiquement 80% de la totalité de la sinusoïde. La figure 5 illustre un exemple d’interruption du signal sinusoïdal en l’absence de neutre permettant d’avoir une différence de potentiel entre l’entrée et la sortie d’un circuit de commande variable pour la charge du condensateur du bloc d’alimentation. Sur la figure 5, le signal sinusoïdal en entrée d’un circuit de commande variable est interrompu en sortie de ce circuit sur une durée définie par l’angle de conduction maximal qui est choisi ici pour laisser passer environ 80% de chaque alternance du signal sinusoïdal en entrée d’un circuit de commande variable. L’angle restant définit la durée pendant laquelle la sinusoïde est interrompue et, par conséquent, la tension disponible pour la charge du condensateur du bloc d’alimentation.In order to be able to store enough energy, the maximum conduction angle, which corresponds to the maximum transmission of energy to the load (bulb lit at maximum light intensity for example), typically represents 80% of the total sinusoid. Figure 5 illustrates an example of interruption of the sinusoidal signal in the absence of neutral allowing to have a potential difference between the input and the output of a variable control circuit for the load of the capacitor of the power supply . In FIG. 5, the sinusoidal signal at the input of a variable control circuit is interrupted at the output of this circuit for a period defined by the maximum conduction angle which is chosen here to allow approximately 80% of each halfwave of the signal to pass. sine wave at the input of a variable control circuit. The remaining angle defines how long the sine wave is interrupted and therefore the voltage available for charging the power supply capacitor.
Dans le cas d’un module électronique de commande recevant des signaux d’entrée de dispositifs à isolation galvanique comme un bouton de sonnette ou une sortie de contact d’alarme, le bloc d’alimentation est également pourvu d’une isolation galvanique assurée par exemple par un transformateur.In the case of an electronic control module receiving input signals from galvanically isolated devices such as a bell button or an alarm contact output, the power supply is also provided with galvanic isolation provided by example by a transformer.
Dans le cas d’une commande variable d’une charge requérant un niveau de puissance important, les deux sorties (ou plus si le module comprends plus de deux circuits de commande variable) des circuits de commande variable peuvent être mises en parallèle pour la commande d’une même charge.In the case of variable control of a load requiring a high power level, the two outputs (or more if the module comprises more than two variable control circuits) of the variable control circuits can be put in parallel for the control of the same load.
Le module électronique de commande de l’invention peut comporter plus de deux circuits de commande variable en fonction des besoins.The electronic control module of the invention may comprise more than two variable control circuits depending on the needs.
En dotant chaque circuit de commande variable d’un même module électronique de commande d’une masse virtuelle indépendante, le module de l’invention permet une commande variable fiable des charges électriques. Le module électronique de commande de l’invention est ainsi apte à fonctionner sans référence de potentiel externe, en particulier le neutre. Le module de l’invention est en outre parfaitement adapté pour commander de manière variable des charges de nature différente comme par exemple une ampoule et un moteur de volet sans que la commande variable d’une de ces charges perturbe la commande variable de l’autre charge.By providing each variable control circuit of the same electronic control module with an independent virtual ground, the module of the invention allows reliable variable control of electrical loads. The electronic control module of the invention is thus able to operate without an external potential reference, in particular the neutral. The module of the invention is also perfectly suited to variably control loads of a different nature, such as for example a light bulb and a shutter motor, without the variable control of one of these loads disturbing the variable control of the other. charge.
Le module électronique de commande de l’invention est particulièrement adapté pour être intégrée dans des logements déjà existants pour les interrupteurs ou prises électriques, et ce même dans des habitations anciennes où le neutre n’est pas toujours disponible au niveau des interrupteurs ou prises électriques.The electronic control module of the invention is particularly suitable for being integrated into existing housings for switches or electrical outlets, even in old homes where the neutral is not always available at the switches or electrical outlets. .
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1911872A FR3102607B1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Electronic control module and home automation system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1911872A FR3102607B1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Electronic control module and home automation system |
| FR1911872 | 2019-10-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3102607A1 true FR3102607A1 (en) | 2021-04-30 |
| FR3102607B1 FR3102607B1 (en) | 2021-11-26 |
Family
ID=69190988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1911872A Expired - Fee Related FR3102607B1 (en) | 2019-10-23 | 2019-10-23 | Electronic control module and home automation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3102607B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060255746A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Lutron Electronics Co., Inc. | Two-wire dimmer with power supply and load protection circuit in the event of switch failure |
| EP1815584A1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-08-08 | Schneider Electric Industries S.A.S. | Electronic two-wire switch |
| US20110291735A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Novar Ed&S Limited | Switch circuit |
-
2019
- 2019-10-23 FR FR1911872A patent/FR3102607B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1815584A1 (en) * | 2004-11-23 | 2007-08-08 | Schneider Electric Industries S.A.S. | Electronic two-wire switch |
| US20060255746A1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-16 | Lutron Electronics Co., Inc. | Two-wire dimmer with power supply and load protection circuit in the event of switch failure |
| US20110291735A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Novar Ed&S Limited | Switch circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3102607B1 (en) | 2021-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2589295A1 (en) | RECEIVING LOAD CONTROL DEVICE | |
| CN103155392A (en) | Power supply for a load control device | |
| EP3020113B1 (en) | Device for controlling a power load in an electrical network, and associated method and system | |
| EP0766905A1 (en) | Remote monitoring and controlling device for a discharge lamp | |
| EP0037315B1 (en) | Control device for variations in time of the intensity of a lighting installation | |
| FR3102607A1 (en) | Electronic control module and home automation system | |
| EP1361780A1 (en) | Induction cooking module and control method of the module | |
| US5670846A (en) | Full power light control | |
| EP0032089B1 (en) | Circuit for supplying an electrical load, especially for discharge lamp | |
| EP1227590B1 (en) | Method and apparatus for generating a supply voltage necessary for the operation of an electronic switch | |
| FR2489628A1 (en) | POWER CONTROL DEVICE IN SOLID STATE TECHNIQUE | |
| EP3193438B1 (en) | Electrical power supply device | |
| FR2702894A1 (en) | Circuit of a two-wire switch. | |
| JP7555048B2 (en) | Load Control Device | |
| EP3516464A1 (en) | Device for processing peripheral commands via a pilot wire | |
| WO2022069446A1 (en) | Self-adaptive wired remote control input device | |
| FR3047603A1 (en) | ENCASTRABLE ELECTRICAL BOX AND ADAPTABLE CONTROL INTERFACE ON THIS HOUSING | |
| FR3015174B1 (en) | ELECTROLUMINESCENT DIODE LIGHTING SYSTEM WITH REMOTE LUMINAIRE | |
| EP2887772B1 (en) | Lighting system with LEDs and remote luminaire | |
| EP2663166B1 (en) | Wireless switching of an energising circuit of a central apparatus such as a timer, remote-control switch or dimmer | |
| FR2476278A1 (en) | REMOTE PROGRAMMING DEVICE OF A CENTRAL HEATING SYSTEM | |
| JP2837734B2 (en) | Supply power adjustment circuit | |
| FR2807193A1 (en) | Electric circuit for transmission of binary state information from a rail vehicle, uses energy storage devices to deliver current indicating state of mechanical contact | |
| EP1492392B1 (en) | Dimmer based on an AC switch | |
| FR3095570B1 (en) | QUICK SWITCHING LIGHT SOURCE CONTROL DEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210430 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230606 |