FR2861513A1 - Home automation control device for controlling displacement of, e.g., roller shutter, has unipolar switch that controls supply to actuator via rectifier unit that is formed with diodes that are mounted in parallel - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte au domaine de la motorisation de volets roulantsThe invention relates to the field of motorization of shutters
et de produits d'occultation ou de fermeture ou similaires, destinés au and concealment or closure products or the like intended for
bâtiment. L'invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif domotique de commande du déplacement d'un élément mobile de fermeture, d'occultation ou de protection solaire équipant un bâtiment, comprenant un actionneur à courant continu, un élément redresseur et un interrupteur commandant l'alimentation de l'actionneur en reliant l'actionneur au secteur via l'élément redresseur. building. The invention relates more particularly to a home automation device for controlling the movement of a movable closing, concealment or sun protection element fitted to a building, comprising a DC actuator, a rectifying element and a switch controlling the supplying the actuator by connecting the actuator to the mains via the rectifier element.
II est connu de l'art antérieur de remplacer les actionneurs traditionnellement utilisés pour la manoeuvre de volets roulants, stores, portes ou portails et équipés de moteurs à courant alternatif (tels le moteur à induction monophasé à condensateur permanent), par des actionneurs équipés de moteurs à courant continu pouvant supporter une tension élevée, typiquement de l'ordre de la tension maximum du réseau alternatif, soit 325 V pour un secteur de tension efficace 230 V. La demande de brevet EP 1 091 078 constitue un exemple d'une telle réalisation. L'actionneur comporte une liaison entre le secteur et le moteur par montage redresseur à thyristors commandé par un récepteur d'ordres radioélectriques. It is known from the prior art to replace the actuators traditionally used for the operation of shutters, blinds, doors or gates and equipped with AC motors (such as the single-phase induction motor with permanent capacitor), by actuators equipped with DC motors that can withstand a high voltage, typically of the order of the maximum voltage of the AC network, ie 325 V for a 230 V RMS voltage sector. Patent Application EP 1 091 078 is an example of such a device. production. The actuator comprises a connection between the mains and the motor by thyristor rectifier assembly controlled by a radio control receiver.
La demande de brevet JP 2001-218498, décrit également un dispositif comprenant un moteur à courant continu alimenté à partir du secteur alternatif à travers un convertisseur suivi d'un bloc de contrôle assurant l'inversion bipolaire selon les ordres reçus par le dispositif, d'une commande à distance. The patent application JP 2001-218498, also describes a device comprising a DC motor fed from the AC mains through a converter followed by a control block ensuring the bipolar inversion according to the commands received by the device, d 'a remote control.
MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC II est connu du brevet US 4,560,909 d'utiliser des dispositifs de commande en demi-onde, pour la commande séparée de deux charges telles une lampe et un ventilateur. It is known from US Pat. No. 4,560,909 to use half-wave control devices for the separate control of two loads such as a lamp and a fan.
Il est également connu de passer d'une alimentation pleine onde à une alimentation demi-onde dans les installations d'éclairage, par exemple pour indiquer une prochaine extinction à la fin d'une temporisation ou encore comme dans le brevet US 432,034 pour passer d'une alimentation pleine puissance à puissance réduite dans une application où l'activation de la charge nécessite plus de puissance que son maintien à l'état activé. It is also known to switch from a full-wave power supply to a half-wave power supply in lighting installations, for example to indicate a next extinction at the end of a time delay or like in US Pat. a power supply with reduced power in an application where the activation of the load requires more power than its maintenance in the activated state.
L'art antérieur suggère d'utiliser des dispositifs de redressement double alternance pour l'alimentation de moteurs à courant continu ou de moteurs universels et cela, même si un découpage temporel à l'aide de thyristors permet de bloquer partiellement l'alimentation lors de chaque alternance. On peut par exemple citer le brevet US 3,639,822 décrivant un dispositif d'alimentation d'un outillage électrique comprenant un moteur à courant continu, le brevet US 5,015,928 décrivant un dispositif d'alimentation d'un moteur universel et le brevet US 6,321,030 décrivant un. dispositif d'alimentation d'un moteur à courant continu avec contrôle de vitesse et/ou du couple. The prior art suggests using full-wave rectification devices for the supply of DC motors or universal motors, even if a temporal division with thyristors makes it possible to partially block the power supply during each alternation. For example, US Pat. No. 3,639,822 describes a device for powering an electrical tool comprising a DC motor, US Pat. No. 5,015,928 describing a device for feeding a universal motor and US Pat. No. 6,321,030 describing a device. power supply device for a DC motor with speed control and / or torque.
Les moteurs à courant continu présentent un problème. Ils nécessitent entre eux et la source de tension un inverseur bipolaire manuel ou commandé pour permettre de commander leur rotation dans un sens ou dans l'autre. Ces inverseurs bipolaires sont courants dans le domaine de la très basse tension, mais ils ne sont pas proposés dans les gammes d'interrupteurs muraux pour le bâtiment tels que ceux implantés par les électriciens pour les installations d'éclairage. Les gammes d'interrupteurs muraux pour le bâtiment présentent l'intérêt d'un design cohérent et MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC adapté au cas par cas à la décoration de la maison ou du bâtiment. Ils sont disponibles quasiexclusivement sous forme d'inverseurs unipolaires à deux positions et à trois positions lorsqu'ils sont prévus pour permettre de commander des moteurs à courant alternatif. DC motors have a problem. They require between them and the voltage source a bipolar inverter manual or controlled to allow to control their rotation in one direction or the other. These bipolar inverters are common in the field of very low voltage, but they are not offered in the range of wall switches for the building such as those installed by electricians for lighting installations. The ranges of wall switches for the building have the advantage of a coherent design and MS \ 2.S649.12FR.481.dpt.DOC adapted to the decoration of the house or building case by case. They are available exclusively as two-position and three-position unipolar inverters when they are intended to enable the control of AC motors.
Sauf à passer par un dispositif à relayage, un installateur ne peut donc pas assurer la cohérence dans un même local entre les interrupteurs d'éclairage et les interrupteurs de commande d'actionneurs comportant des moteurs à courant continu. Except through a relay device, an installer can not ensure consistency in the same room between lighting switches and actuator control switches with DC motors.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de commande permettant de pallier aux inconvénients cités. En particulier l'invention propose un dispositif de commande présentant des éléments compatibles avec l'appareillage électrique traditionnel et compatibles les dispositifs d'alimentation d'actionneurs alternatifs. The object of the invention is to provide a control device to overcome the disadvantages mentioned. In particular the invention provides a control device having elements compatible with conventional electrical equipment and compatible alternative actuator supply devices.
Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé en ce que l'interrupteur est un inverseur unipolaire à trois positions et en ce que le redresseur est constitué de deux diodes montées en parallèle, têtebêche entre la phase du secteur et l'inverseur, la cathode d'une diode et l'anode de l'autre diode étant chacune reliée à un contact différent de l'inverseur. Ainsi, pour faire tourner le moteur dans un sens de rotation, celui-ci est alimenté par les alternances positives de la tension secteur et pour le faire tourner dans l'autre sens, il est alimenté par les alternances négatives. Un tel dispositif de commande permet l'utilisation d'un inverseur unipolaire dont l'usage est courant dans les installations électriques des bâtiments. The control device according to the invention is characterized in that the switch is a unipolar inverter with three positions and in that the rectifier consists of two diodes connected in parallel, head between the phase of the sector and the inverter, the cathode of a diode and the anode of the other diode being each connected to a different contact of the inverter. Thus, to rotate the motor in a direction of rotation, it is fed by the positive halfwaves of the mains voltage and to turn it in the other direction, it is powered by the negative alternations. Such a control device allows the use of a unipolar inverter whose use is common in the electrical installations of buildings.
Dans un premier mode de réalisation, l'actionneur peut présenter une tension nominale d'alimentation au moins approximativement égale à la tension secteur redressée double alternance et présenter une puissance MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC nominale au moins approximativement deux fois supérieure à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile. In a first embodiment, the actuator may have a nominal supply voltage at least approximately equal to the full-wave rectified mains voltage and have a nominal power MS \ 2.S649.12FR.481.dpt.DOC at least approximately twice the power required for driving the movable element.
Dans un deuxième mode de réalisation, l'actionneur peut présenter une tension nominale d'alimentation au moins approximativement moitié de la tension secteur redressée double alternance et présenter une puissance nominale au moins approximativement égale à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile. In a second embodiment, the actuator may have a nominal supply voltage at least approximately half of the full-wave rectified mains voltage and have a nominal power at least approximately equal to the power required for driving the element. mobile.
L'inverseur peut être situé dans l'enveloppe de l'actionneur. The inverter may be located in the casing of the actuator.
L'inverseur peut également respecter les normes en vigueur dans le domaine du bâtiment pour être encastré dans un mur du local que le dispositif équipe ou fixé sur un mur. The inverter can also meet the standards in force in the field of building to be embedded in a wall of the room that the device team or attached to a wall.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device according to the invention.
L'unique figure est un schéma électrique de ce mode de réalisation du 20 dispositif. The sole figure is a circuit diagram of this embodiment of the device.
Le dispositif 1 de commande du mouvement d'un élément mobile de fermeture, d'occultation ou de protection solaire est représenté sur l'unique figure de la demande. Ce dispositif est alimenté par le secteur monophasé de distribution d'énergie électrique (230 V, 50 ou 60 Hz), avec un conducteur de phase LP et un conducteur neutre LN. Un éventuel conducteur de protection (mise à la terre) n'est pas représenté. The device 1 for controlling the movement of a movable closing element, occultation or sun protection is shown in the sole figure of the application. This device is powered by the single-phase electric power distribution sector (230 V, 50 or 60 Hz), with a phase conductor LP and a neutral conductor LN. Any protective conductor (grounding) is not shown.
Ce dispositif comprend un actionneur 3 à courant continu et un inverseur unipolaire K à trois positions permettant de différencier une commande de montée ou de mouvement dans un premier sens UP, une commande MS\2.S649. 12FR.481.dpt.DOC de descente ou de mouvement dans un deuxième sens DN et une commande d'arrêt 0 du moteur. L'interrupteur K est représenté dans une position de commande d'un mouvement de descente. This device comprises a DC actuator 3 and a three-position unipolar K inverter for differentiating a rising or moving control in a first direction UP, an MS \ 2.S649 command. 12GB.481.dpt.DOC of descent or movement in a second direction DN and a stop command 0 of the motor. The switch K is shown in a control position of a downward movement.
Cet interrupteur inverseur peut aussi être constitué de deux interrupteurs non inverseurs reliés électriquement, avec par exemple un dispositif mécanique excluant qu'ils soient fermés simultanément. This inverter switch may also consist of two non-inverting switches electrically connected, with for example a mechanical device excluding them being closed simultaneously.
Deux diodes Dl et D2 sont montées en parallèle en sens opposés entre le conducteur de phase LP et les contacts UP et DN de l'inverseur K. L'ensemble 2 comprenant l'inverseur et les deux diodes assurant une fonction de redressement de la tension du secteur constituent par exemple un interrupteur mural répondant aux normes électriques en vigueur dans le domaine du bâtiment. Cet ensemble peut également être intégré dans l'enveloppe du moteur. La tension entre les fils P1 et P2 en aval de l'interrupteur K ne comporte que les alternances positives de la tension secteur, ne comporte que les alternances négatives de la tension secteur ou est nulle selon l'état de l'inverseur. Two diodes D1 and D2 are connected in parallel in opposite directions between the phase conductor LP and the contacts UP and DN of the inverter K. The assembly 2 comprising the inverter and the two diodes providing a voltage recovery function In the sector, for example, a wall switch meets the electrical standards applicable in the building sector. This assembly can also be integrated in the motor casing. The voltage between the wires P1 and P2 downstream of the switch K includes only the positive halfwaves of the mains voltage, includes only the negative alternations of the mains voltage or is zero depending on the state of the inverter.
L'actionneur 3 comprend un moteur à courant continu entraînant un élément 4 de type écran déplaçable ou enroulable situé dans le bâtiment. Il peut comprendre un dispositif d'arrêt automatique stoppant l'alimentation du moteur lorsque les fins de course sont atteintes. L'arrêt peut être provoqué par comptage en rotation, ou par détection de surintensité du courant moteur. Des contacts ELD ou ELU s'ouvrent respectivement lorsqu'une position extrême basse ou une position extrême haute est atteinte. The actuator 3 comprises a DC motor driving a movable or rollable screen element 4 located in the building. It may include an automatic stopping device stopping the motor power supply when the limit switches are reached. The stop can be caused by counting in rotation, or by overcurrent detection of the motor current. ELD or ELU contacts open respectively when an extreme low position or an extreme high position is reached.
Dans la situation représentée sur la figure, le moteur M est alimenté par un courant simple alternance circulant du conducteur de neutre LN vers le conducteur de phase LP à travers la diode D2. Le moteur tourne dans MS\2. S649.12FR.481.dpt.DOC le sens provoquant une descente de l'élément 4 qu'il entraîne et son alimentation cesse dès que le contact ELD s'ouvre, l'écran étant alors en position extrême basse. On remarque qu'une diode D3 montée en parallèle du contact ELU permet la remontée de l'élément, en autorisant la circulation d'un courant du conducteur de phase LP vers le conducteur de neutre LN, c'est-à-dire correspondant à la position UP de l'inverseur K. De la même manière, une diode D4 permet d'alimenter le moteur dans le sens descente quand l'élément a atteint sa position extrême haute. In the situation shown in the figure, the motor M is powered by a single alternating current flowing from the neutral conductor LN to the phase conductor LP through the diode D2. The engine runs in MS \ 2. S649.12EN.481.dpt.DOC the direction causing a descent of the element 4 that it drives and its power stops as soon as the ELD contact opens, the screen then being in extreme low position. It will be noted that a diode D3 connected in parallel with the contact ELU enables the element to be raised, by allowing a current of the phase conductor LP to flow towards the neutral conductor LN, that is to say corresponding to the UP position of the inverter K. In the same way, a diode D4 can supply the motor in the downward direction when the element has reached its extreme high position.
Pour assurer le blocage du moteur à l'arrêt, la position 0 de l'inverseur K peut être reliée au conducteur de neutre LN. Cependant, il peut être préférable de commander la fermeture d'un relais RL à manque de tension, dont le contact à ouverture rI se ferme dès que le moteur n'est plus alimenté. To lock the motor when stopped, the position 0 of the inverter K can be connected to the neutral conductor LN. However, it may be preferable to control the closing of an undervoltage relay RL, whose opening contact rI closes as soon as the motor is no longer powered.
Dans un premier mode de réalisation du dispositif, on utilise un moteur dont la tension nominale est égale ou voisine de la tension moyenne du secteur redressée par un dispositif de redressement double alternance. La tension d'isolement du moteur est par ailleurs au moins égale à l'amplitude de l'onde sinusoïdale du secteur. Ce choix entraîne un surdimensionnement du moteur: sa puissance nominale, qui ne sera jamais atteinte, est choisie deux fois supérieure à la puissance nécessaire. L'avantage de ce choix est de bénéficier de moteurs prévus par les fabricants pour fonctionner directement sur le secteur redressé double alternance, et donc disponibles en grandes quantités et à faible coût. In a first embodiment of the device, a motor is used whose nominal voltage is equal to or close to the average voltage of the sector rectified by a full wave rectification device. The insulation voltage of the motor is also at least equal to the amplitude of the sine wave of the sector. This choice leads to oversizing of the motor: its nominal power, which will never be reached, is chosen twice the power required. The advantage of this choice is to benefit from engines provided by the manufacturers to operate directly on the rectified sector full alternation, and therefore available in large quantities and low cost.
Dans un second mode de réalisation, le moteur est dimensionné pour présenter une puissance nominale égale à la puissance nécessaire, mais avec une tension nominale égale ou voisine de la moitié de la tension moyenne double alternance. La tension d'isolement du moteur est de MS\2. S649.12FR.481.dpt.DOC nouveau au moins égale à l'amplitude de l'onde sinusoïdale. Cette solution nécessite un dimensionnement spécial du moteur pour ce type d'application, l'adaptation du moteur en terme de puissance est meilleure. In a second embodiment, the motor is sized to have a nominal power equal to the power required, but with a nominal voltage equal to or close to half the average full-wave voltage. The insulation voltage of the motor is MS \ 2. S649.12FR.481.dpt.DOC new at least equal to the amplitude of the sine wave. This solution requires special motor sizing for this type of application, the motor adaptation in terms of power is better.
Le choix entre l'un ou l'autre des modes de réalisation est réalisé au cas par cas, selon les contraintes économiques spécifiques. Les contraintes induites sur le dimensionnement du moteur ont un coût, paradoxalement et peut-être pour ce seul type d'application, plus faible que le coût d'utilisation d'inverseurs bipolaires. The choice between one or other of the embodiments is made on a case by case basis, according to the specific economic constraints. The constraints induced on the design of the motor have a cost, paradoxically and perhaps for this type of application, lower than the cost of using bipolar inverters.
De plus, les automatismes développés depuis plusieurs décennies pour la commande de moteurs alternatifs utilisent en général en sortie une configuration équivalente à un inverseur unipolaire à trois positions. Ils sont par conséquent utilisables pour piloter également des actionneurs simples comportant un moteur à courant continu conformément à l'invention. In addition, the automations developed for several decades for the control of reciprocating engines generally use in output a configuration equivalent to a unipolar inverter with three positions. They are therefore usable to drive also simple actuators comprising a DC motor in accordance with the invention.
Enfin, la simplification apportée par l'usage d'un inverseur unipolaire facilite la mise en oeuvre d'un interrupteur intégré dans l'actionneur et télé-manipulable comme décrit dans la demande EP 0 866 207 ou dans la demande WO 01/61139. Finally, the simplification provided by the use of a unipolar inverter facilitates the implementation of a switch integrated in the actuator and remote manipulable as described in the application EP 0 866 207 or in the application WO 01/61139.
L'homme du métier est normalement dissuadé d'utiliser un dispositif de redressement simple alternance. En effet, cette solution engendre a priori des effets indésirables tels des pulsations de couple ou des vibrations. Cependant, les essais réalisés dans le cadre de cette invention infirment cette théorie. Those skilled in the art are normally discouraged from using a single alternating rectification device. Indeed, this solution generates a priori undesirable effects such as torque pulsations or vibrations. However, the tests carried out in the context of this invention invalidate this theory.
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Legal Events
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---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20140630 |