Brevet FR2633003A1 — publié le 19891222

L'invention décrite ici concerne un dispositif motorisé à bras d'ouverture et fermeture de portes (FIG 1), portails (FIG 2) ou barriéres (FIG 3), télécommandés, mus par énergie solaire. Jusqu'à présent, on ne réalisait pas de tels dispositifs du fait de leur consommation importante d'énergie, qui nécessitait des générateurs photovoltaïques encombrants et coûteux ainsi qu' une réserve d'énergie importante afin d'assurer une disponibilité permanente. L'invention décrite- ici permet l'emploi de générateurs beaucoup soins puissants, et donc peu encosbrants, rendant l'utilisation de l'énergie solaire beaucoup plus intéressante que les installations utilisant le réseau électrique domestique. Dans de très bonnes conditions d'exposition et de climat, le générateur photovoltaïque (5 FIG 2, 3, 4 & 10) de faibles dimensions peut même être incoporé au boîtier motorisé (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7, 8 a 9) lui-même pour réduire les coûts d'installation en supprimant tout raccordement électrique extérieur. Jusqu'à présent, la consommation propre des circuits logiques de commande (2 FIG 4)des moteurs tels que temporisaiion, inverseur de remarche, détecteur de fin de course et autres dispositifs d'asservissement étnit considérée comme négligeable devant la consommation des moteurs eux-mêmes (généralement quelques dizaines de milliampères, voire des centaines, pour la commende et quelques ampères pour les moteurs). L'invention décrite ici utilise au contraire des circuits électroniques de commande de type C. )(OS (NB l > afin de réduire les courants de polarisation et obtenir une consommation propre très inférieure aux circuits discrets et intégrés à transistors utilisés juqu'ici dans ce type de dispositif. En outre, les récepteurs de radiocommandes employés juqu' & présent dans les dispositifs d'ouverture et de fermeture- de portes, portails et barrières télécommandés utilisent les techniques dites "super hétérodynes", afin d'éviter les brouillages en augmentant leur sélectivité d'unie part, et d'augmenter la portée de réception au-deld du champ visuel, d'autre part. Un tel récepteur assure une grande portée de réception au prix d'une consoimnation incompatible avec l'utilisation de l'énergie solaire. Au contraire, l'invention dispose d'un récepteur radio (FIG 5 & 3 FIG 4) à super réaction à amplificateur opérationnel de type BI FET (NB 2), afin de réduire très fortement les courants de polarisation, en l'absence de tout signal de commande. Une bonne sélectivité est assurée par la présence d'un circuit accordé et d'un décodage des implulsions codées émises par l'émetteur. Les risques de brouillage sont en outre évités par l'emploi d'une fréquence porteuse très élevée (436 KHZ) à portée sensiblement optique. La réduction de consommation du récepteur de radio (FIG 5 & 3 FIG 4 > et de l'électronique de commande (2 FIG 4 > vus ici, loin d'être négligeable dans le bilan d'énergie totale est en fait prépondérante quand on considère que ces consommations durent 24 h sur 24 alors que le moteur ne fonctionne pas plus de quelques minutes par jour. Cependant la consommatian des moteurs a aussi été réduite dans l'invention grâce à l'emploi d'un moto-réducteur (FIG 6, 4 FIG 4 a 7) à double vis sans fin, à pas contraire annulant les poussées axiales sur paliers, et à l'emploi d'un 2e étage réducteur (6 FIG 4 & 7 > à pignons droits. La réduction est également assurée par la cinématique des bielles (8 FIG 4 & 7) reliant le boîtier motorisé (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7, 8 & 9) au vantail ou à la barrière. Tout cet ensemble mécanique permet d'améliorer notablement le rendement de la transmission. De plus, contrairement à d'autres installations solaires extérieures, telles que certaines clôtures électriques, ou les accumulateurs de stockage accumulent 1'énergie de plusieurs semaines d'éclairement, dans des accumumulateurs au plomb,.l'invention accumule l'-énergie d'une journée ensoleillée seulement dans des accumulateurs (7 FIG 4 & 10) au cadmium nickel ce qui est suffisant pour réaliser une autonomie de marche de plusieurs jours. L'emploi de ce type d'accumulateurs permet de réduire la capacité d'énergie à stocker pour une même puissance instantanée à fournir. Ceci autorise leur installation dans le faible volume du boîtier motorisé (1 FIG 4). Le stockage d'une plus faible quantité d'électricité est permis par un générateur photovoltaïque (5 FIG 2, 3, 4, & 10 > au silicium amorphe assurant une recharge réduite mais continue même pendant les périodes de ciel couvert pouvant durer plusieurs jours d'affilée. Cette installation des accumulateurs au cadmium nickel dans le boîtier motorisé lui-meme les expose à des températures extrêmes. Dans ces conditions la régulation de leur charge devient un obstacle majeur à une telle utilisation. En effet, leur force électro-motrice change avec la température et le courant de surcharge permanent, admissible varie très fortement avec la température ambiante. Une adaptation correcte du capteur solaire (5 FIG 2, 3, 4 & 102 pour l'hiver provoquera une surcharge dommageable aux accumulateurs (7 FIG 4 & 10) en été. Un non fonctionnement prolongé de l'installation provoquera les mêmes dégâts en été ou en hiver. Jusqu'à présent les applications d'accumulateurs CdNi (7 FIG 4 & 10) destinées au grand public étaient prévues dans des plages de températures réduites. Leur régulation était alors possible soit par la mesure de la température sur l'accumulateur ou bien en limitant la charge à la valeur maximum admissible en permanence à température ambiante. Dans le cas de forts écarts de températures ces systèmes de régulation deviennent illusoires-et réduisent considérablement la durée de vie des accumulateurs par des dégazages trop fréquents. Du point de vue électrique seule la mesure de la quantité d'électricité chargée ou déchargée permet de connaître le niveau de remplissage des accumulateurs CdNi. L'invention ici décrite utilise un nouveau dispositif permettant d'assurer une limitation satisfaisante de la surcharge quelles que soient les conditions de températures ambiantes. Le principe de cette limitation est illustré par la FIG 10. Le limiteur commute périodiquement pendant un bref instant le module solaire (5 FIG 10) sur un condensateur (13 FIG 10) de très grande valeur au carbone colloïdal. Ainsi, la charge du condensateur est un échantillon de la quantité d'électricité chargée dans l'accumulateur (7 FIG 10). Un comparâteur provoque la décharge du condensateur dès que a charge a atteint un niveau prédéfini. Un compteur (14 fig 10) compte le nombre de décharges. Ce nombre est donc l'image de la quantité d'électricité chargée dans l'accumulateur. Le compteur (14 FIG 10) décompte des impulsions provenant d'un autre circuit dont le nombre est proportionnel à la quantité d'électricité consommée. Si le nombre représentant la charge complète de l'accumulateur est atteint, un signal interrompt la charge des accumulateurs. L'énergie normale de fonctionnement est donc puisée continuellement dans les accumulateurs (7 FIG 4 & 10) contrairement aux autres dispositifs à même destination où ceux-là ne sont destinés qu'à une fonction de secours. L'intégration dans le boîtier moto-réducteur (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7, 8 & 9) de tous les dispositifs électroniques de commande (2 FIG 4), du récepteur radio (FIG 5 & 3 FIG 4 > ,et des accumulateurs d'énergie électrique (7 FIG 4 & 10) permet dans de très bonnes conditions d'ensoleillement et pour l'utilisation de capteurs photovoltaïques à haut rendement une-autonomie totale de chaque boîtier motorisé (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7, 8 & 9). L'utilisation de plusieurs boîtiers motorisés (ouverture de portail à plusieurs vantaux) devant être synchronisés un seul émetteur radio peut alors agir sur chaque boîtier motorisé (1 FIG 2). L'utilisation de panneaux photovoltaïques (5 FIG 2, 3, 4, & 10) de faible puissance oblige une recharge continue des accumulateurs par un faible courant. Dans des conditions particulièrement défavorables d'exposition (en pleine ville sous un porche par exemple) ce courant peut alors être insuffisant. La recharge en énergie électrique des bol tiers peut alors être assurée à partir d'un bouton de sonnette proche (11 FIG 8 & 9) pré-existant. Dans ces conditions d'alimentation le courant de recharge est fourni par le transformateur (12 FIG 9) à travers la sonnette (13 FIG .9) elle-même.par un raccordement électrique (10 FIG 8 & 9) Ce courant est-suffisamment faible pour ne pas actionner la sonnette (13 FIG 9). Le fonctionnement normal de la sonnette est alors possible par un appui sur son bouton (11 FIG 8 & 9) ce qui interrompt seulement la recharge des accumulateurs (7 FIG 4) durant cet appui. NB: 1 Electronique de type C. OS : électronique utilisant des transistors à effet de champ aux oxydes métalliques à porte isolée et à canaux complémentaires. 2 Amplificateur opérationnel de type BI FET : circuit intégré amplificateur utilisant une technologie mixte de transistors bipolaires et de transistors à effet de champ. REVEEDICATIOES 1) Dispositif pour actionner portes, portails et barrières caractérisé en ce que l'énergie nécessaire à son fonctionnement est fournie par un capteur d'énergie solaire (5 FIG 2,3, 4 & 10) photovoltaïque fonctionnant au silicium amorphe. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que son capteur d'énergie solaire photovoltaïque est situé à proximité immédiate du moto réducteur (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7 a & 8) ou incorporés sur celui-ci. -3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'en cas de conditions d'ensoleillement particulièrement défavorables la recharge de ses accumulateurs est assurée à partir d'un bouton de sonnette proche prééxistant (11 FIG 8 & 9) sans perte de fonction normale de la sonnette. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1à 3 caractérisé en ce qu'un système (15 EIG 10) commute périodiquement la recharge de ses accumulateurs au cadmnium nickel sur un condensateur (13 FIG 10) dont la tension représente un échantillon du niveau de recharge des accumulateurs (7 FIG 10) permettant d'interrompre la charge de ceux-ci à. un niveau prédéfini. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un compteurdécompteur (14 FIG 10) compte un nombre d'échantillons représentant la quantité d'électricité chargée dans les accumulateurs et décompte des impulsions dont le nombre est proportionnel à la quantité d'électricité consommée, interrompant la charge pour un compte prédéfini d'impulsions. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est équipé d'un récepteur de radiocommande (FIG 5- et 3 FIG 4) super réaction à faible consommation èodé en impulsions utilisant un double amplificateur operationnel de type BI FET (fig 5). 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 18 3 caractérisé en ce que ses circuits d'asservissement (2 FIG 4) moteur sont réalisés en technologie C. MOUS (2 FIG 4). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que son énergie normale de fonctionnement est puisée continuellement dans des accumulateurs au cadmium nickel (7 FIG 4 & 10). 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les accumulateurs (7 FIG 4 & 10) de réserve d'énergie sont placés à proximité immédiate des moteurs dans le boîtier motoréducteur lui-même. 10) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé par l'adjonction dans le bloc moto-réducteur (1 FIG 1, 2, 3, 4, 7, & 8) lui même des circuits électroniques (2 FIG 4) d'asservissement du moteur ainsi que du récepteur radio.