Brevet FR2641655A1 — publié le 19900713

La présente invention a pour objet un groupe de motorisation portable, autoprotégé, destiné principalement à la fourniture d'un couple important à faible vitesse ou d'une force importante à déplacement lent tout en ne consommant qu'une quantité d'énergie suffisamment faible pour être prélevée sur une source d'alimentation électrique à courant continu basse tension usuelle, autonome ou non. Un tel dispositif permet de satisfaire les besoins en motorisation légère dans des endroits non desservis par un réseau électrique, lorsqu'une durée d'autonomie importante est requise et, notamment, lorsque l'utilisation d'un groupe électrogène à moteur thermique, source bruyante et polluante, est non souhaitable ou bien exclue. Pour situer son domaine privilégié d'application, peuvent être cités, à titre indicatif, les exemples d'utilisation suivants a) en association avec une batterie d'accumulateurs et un générateur photovoltaique - I'entraînement permanent d'un chapelet hydraulique - l'ouverture et la fermeture d'une barrière ou d'un portail éloigné, à partir d'ordres transmis par voie radioélectrique b) en association avec une batterie d'accumulateurs ou de piles électriques - la rotation d'une broche de type "méchoui" pour grosse pièce ( la consommation du dispositif étant comparable à celle des feux de position d'un véhicule automobile, la batterie de celui-ci peut être utilisée, le cas échéant, sans pour autant nuire à son démarrage ultérieur, après les quatre à six heures nécessaires à la cuisson). Pour répondre à des utilisations comme celles citées précédemment, dans des lieux non desservis par un réseau d'énergie électrique, on peut rappeler les caractéristiques principales qu'en général un groupe de motorisation doit présenter 1)- avoir une puissance suffisante pour effectuer le travail recherché ( condition sine qua non), 2)- être protégé, afin qu'il accepte sans dommage les excès d'emploi ou les erreurs de mise en oeuvre que l'on ne manque pas de rencontrer lorsque le matériel est destiné à un large public, 3)- préiever une énergie suffisamment faible pour être compatible avec les sources d'énergie courantes telles les batteries d'accumuiateurs qui équipent les voitures automobiles de tourisme ou bien certaines piles electriques. 4)- dans certains cas, être portable. La fonction de protection évoquée supra (point 2) peut être réalisée en surdimensionnant les pièces constituantes en regard du besoin imposé. Cette solution conduit à des réalisations plus lourdes, donc plus onéreuses, qui s'accompagnent d'une dégradation du rendement énergétique global pénalisant l'utilisation à partir d'une source indépendante. Dans le cas des matériels autonomes à source d'énergie intégré, la protection se trouve assurée par la source elle-mime dont les possibilités sont insuffisantes pour amener la destruction de l'équipement , et de ce fait en limitent notablement les performances. En conclusion, il s'avère que pour bénéficier pleinement des possibilitée de l'équipement, il faut l'utiliser avec une source dont la puissance est en rapport. Cela conduit à concevoir la fonction de protection de façon indépendante pour que son action puisse être adaptée à chaque cas sans pour autant pénaliser les performances. Bien qu'indépendante dans son élaboration, la fonction de protection reste, dans sa réalisation, étroitement imbriquée à la fonction moteur. Dans la présente invention le groupe de motorisation est dimensionné au plus Juste, vis-à-vis de l'objectif imposé, ce qui conduit à un rendement optimal. La plus grande susceptibilité aux outrages qui en découle, est ici palliée par un module électronique de commande et de contrôle qui a pour rôle essentiel d'assurer les fonctions de protection et d'alarme. Ce groupe de motorisation est constitué principalement d'un moteur à courant continu (14', d'un réducteur (13) et d'un module électroniau de commande et de contrôle (15). La fonction de protection est remplie par l'association - d'un tripôle d'alimentation (77) qui travaille distinctement, soit en source de tension, soit en source de courant, suivant l'état instantané de charge imposé par l'utilisation - d'un circuit électroniaue de disjonction à maxima de charge (115): - d'un protecteur thermique autoréarmable (70) - d'un circuit annexe d'aide au démarrage (116). La fonction de protection a dex objets 1) La protection mécanique et électrique de l'ensemblede motorisation proprement dit (protection aval). A savoir - éviter les effets destructeurs en cas d'inversion de branchement de l'alimentation ; - limiter le couple moteur dans les cas où, pour une raison quelconque, le couple résistant s'élèverait anormalement au-delà de la valeur prescrite (blocage d'arbre, déséquilibre trop important de la charge, ...). 2) La protection vis-à-vis de la source d'énergie (protection amont), en assurant la deconnection automatiaue entre la source et l'ensemble de motorisation lorsque l'une des situations citéPs è l'alinéa précédent persiste, ou en cas de défaut propre à l'ensemble de motorisation. Dans tes utilisati-ons où le matériel n'est pts sous surveillance directe, le ondule de commande et de contrôle permet en outre d'insérer - une fonction d'alarme locale (sonore ou visuelle) ou de téléalarme signalant qu'une anomalie s'est produite et que le fonctionnement a été stoppé. Le circuit (17 figure 4) permet l'élaboration de cette alarme l'information d'alarme est disponible en (36). - une fonction de télécommande (arrêt-marche, inversion du sens de rotation,...). Le circuit (18 figure 8) permet les commandes suivantes mise en marche dans un sens donné, . mise en marche en sens inverse, . ordre de démarrage, . ordre d'arrêt. - une fonction de télécontrôle. La figure 8 représente des indicateurs d'états (113) utilisables, par exemple, pour signaler la position de l'organe commandé. - un transmetteur radioélectrique pour achemine- les télécommandes, téléalarme et télécontrôles. La figure 7 représente un transmetteur (112), un circuit de codage des télécontrôles et téléalarme (20), un circuit de décodage des télécommandes (19). Un type de réalisation de la présente invention est décrit infra, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le modèle mobile dans l'utilisation tournebroche de plein air, - la figure 2 représente le schéma synoptique du groupe de motorisation autoprotégé, - la figure 3 détaille le module de commande et de contrôle et ses liaisons avec le motoréducteur, propres à l'utilisation décrite. L'appareil montré en figure 1 est prévu pour contenir les fonctions décrites en figure 2. il se présente sous la forme d'un boitier métallique parallélépipédique assurant, outre la protection aux chocs, celle aux chutes d'eau verticales. Deux patins débordants (lfigurel), éventuellement escamotables, fixés sur le fond du bottier, permettent une bonne assise au sol. Cette dernière est assurée - dans un sol meuble, par deux piquets en T (2) prenant appui sur les dits patins - dans un sol très friable (sable) ou bien très dur (roche), un lest sera substitué aux piquets, lequel lest pourra être avantageusement constitué par des matériaux tels que parpaings (3), briques ou pierres de masse convenable posés sur les parties débordantes des patins. L'arbre moteur (4) sort sur l'une des faces verticales du boîtier (face avant), tandis que sur la face opposée (face arrière) sont groupés les boutons de commande (5), le voyant de contrôle (6) et la sortie du câble d'alimentation (7). Les deux autres faces verticales sont percées d'ouies de ventilation. La face horizontale supérieure (8) forme saillie au niveau des faces verticales latérales afin que le lest ne puisse jouxter les ouies et empêcher la ventilation. La poignée de transport et les guides d'enroulage (9) du câble d'alimentation y sont fixés. La face avant peut recevoir une plaque réfléchissante (10) constituant un bouclier thermique pour les cas'd'utilisation à proximité d'une source de chaleur radiante importante. Le câble d'alimentation est terminé par une prise mâle (11) pour allume-cigares de véhicule automobile.Un adaptateur (12) permet toute autre terminaison (pinces crocodiles, cosses à visser ...). La partie motrice est constituée par un motoréducteur à courant continu ( 13 et la figure 2 ), dont l'induit ( rotor ) et l'inducteur sont à accès séparés, lequel motoréducteur, dans l'exemple décrit, assure une vitesse à la broche d'environ un tour par minute. L'alimentation ( 114 figure 3 ) est appliquée, par l'intermédiaire du protecteur thermique ( 70 ) et de l'interrupteur de mise en route ( 71 ), au contact ( 86 ) du relais ( 85 ) et au poussoir ( 72 ). Le voyant ( 82 s'éclaire légèrement. Une action sur le poussoir ( 72 ) applique l'alimentation, d'une part sur la bobine du relais ( 85 ) par l'intermédiaire de la diode ( 73 ) et d'autre part, via ( 75 ), ( 76 ), ( 79 ), ( 80 ), sur la base du transistor ( 81 ) qui se met à conduire et entrasse au collage le relais ( 85 ). L'alimentation est alors appliquée, par le contact ( 87) du relais ( 85 ) au générateur ( 77 ) et à l'inducteur ( 68 ) du moteur ( 117 ).Par l'intermédiaire de la diode ( 75 ) et la résistance ( 76 ), et toujours pendant l'action sur le poussoir ( 72 ), l'alimentation est appliquée à l'induit ( 69 ) et permet le démarrage du moteur ( 117 ). L'action momentanée sur le poussoir ( 72 ) ayant disparu, la conduction du transistor ( 81 ) qui maintient au collage le relais ( 85 ), est assurée par la diode ( 74 ) et le diviseur ( 79 ) ( 80 ). Le système est auto maintenu, le voyant ( 82 ) s'éclaire franchement, l'arbre tourne. Tant que la valeur du couple résistant est inférieure ou égale à la valeur du couple moteur maximal prévu, l'induit est normalement alimenté. Si le couple résistant tend à devenir plus important que le couple moteur prescrit, la charge ramenée aux bornes de l'induit augmente mais la limitation de courant agit et la tension aux bornes de l'induit tend à diminuer ; tout se passe comme si le motoréducteur était limité en couple. Si la charge ramenée est suffisamment forte, la tension aux bornes de l'induit peut atteindre la valeur de consigne de disjonction ( préréglage effectué à l'aide du potentiomètre ( 80 ) pour laquelle le transistor ( 81 cesse de conduire ) ; le relais ( 85 )décolle interrompant l'alimentation du motoréducteur. Si l'option alarme ( 17 figure 4 ) est prévue, un contact délivre en ( 36 ) une tension qui peut être utilisée pour commander un avertisseur sonore ou ( et ) visuel. I1 faudra une nouvelle action momentanée sur le poussoir ( 72 ) pour redémarrer le motoréducteur. Si l'anomalie persiste, ce dernier refuse de repartir et l'alarme est de nouveau mise en action. La fonction alarme est élaborée de la façon qui suit. L'alimentation est appliquée entre les bornes ( 33 ) ( - ) et ( 35 ) ( + ). A la mise en marche ( collage du relais ( 85 ) ) une tension positive est appliquée à la borne ( 32 ) via ( 21 ). D'une part, le condensateur ( 95 ) se charge, d'autre part, le transistor ( 88 ) conduit et court-circuite la jonction base-émetteur du transistor ( 89 ) empêchant ce dernier de conduire ; le relais ( 90 ) reste inactif et aucune information d'alarme n'est délivrée en ( 36 ). Lorsque le disjoncteur électronique ( 115 ) agit, la tension, jusqu'alors présente en ( 21 ) et ( 32 ), disparait ; le transistor ( 88 ) se bloque et le condensateur ( 95 ) se décharge lentement par l'intermédiaire de la résistance ( 98 ) à travers la jonction base-émetteur du transistor ( 89 ) entraînant le relais ( 90 au collage pendant une durée déterminée. Une tension d'alarme est alors présente sur la borne ( 36 ).Si l'on veut que la durée de l'alarme ne soit pas limitée, il suffit de réunir la borne ( 34 ) au ( - ) de l'alimentation par l'intermédiaire d'un circuit à coupure pour permettre l'effacement Les figures 4 et 9 représentent l'ensemble des circuits électriques et électroniques que l'on peut rencontrer, soit obligatoirement, soit optionnellement suivant les diverses utilisations - la figure 6 représente le schéma électrique du moteur - la figure 5 représente le schéma de base du circuit de commande et de contrôle ;; - la figure 4 représente le schéma du circuit d'élaboration de l'alarme - la figure 8 représente le circuit de traitement des télécommandes - la figure 9 représente le schéma électrique des indicateurs d'états - la figure 7 représente le synoptique de l'association du transmetteur ( 112 ) avec le décodeur de télécommandes ( 19 ) et le codeur de télécontrôles et téléalarme ( 20 ). Dans l'utilisation tournebroche de plein air décrite supra, seuls les circuits des figures 5 et 6 sont utilisés. Pour la clarté de l'exposé, ils ont été regroupés en figure 3 avec une interconnexion appropriée. Dans une configuration mettant en jeu la totalité des circuits ( planches 4/5 et 5/5 ) - une commande à distance de barrière par exemple la représentation schématique a été allégée en indiquant, en regard de chaque borne,les repères des autres bornes auxquelles elle est reliée. Explicitation des abréviations rencontrées sur ces planches M F prépositionnement à la mise en marche, ou à la fermeture 0 prépositionnement à l'ouverture A commande d'arrêt D commande de démarrage K 0 contrôle d'ouverture K F contrôle de fermeture T A téléalarme. Sur toutes les figures se rapportant à des schémas électriques et électroniques, tous les contacts sont représentés en position de repos. Le cheminement d'une télécommande ou d'un télécontrôle ne présente pas de difficulté particulière de compréhension et de ce fait un seul cas de télécommande ( ouverture de barrière ) est décrit infra. L'ordre 0, véhiculé par le transmetteur ( 112 ) et décodé par ( 19 ), est appliqué sous forme d'une tension positive via les bornes ( 52 ) et ( 49 ) et la diode ( 105 ), au relais ( 101 ) qui colle, puisque d'une part, le contact de contrôle de pleine ouverture ( 109 ) est fermé et restera fermé pendant toute la translation de la barrière jusqu'a son ouverture complète et, d'autre part, le relais ( 102 ) correspondant à l'ordre d'arrêt est au repos. L'un des contacts du relais ( 101 ) assure son automaintien. Deux autres de ses contacts assurent le branchement de l'inducteur ( 69 ) et de l'induit ( 68 du moteur ( 117 ) pour sa rotation dans le sens convenable. Le quatrième contact de ( 101 ) est une interruption de sécurité dans le circuit d'automaintien du relais (103 ) de la commande inverse ( fermeture ). Par l'intermédiaire de la diode ( 107 ) et les bornes ( 46 ) et ( 23 ), la tension d'alimentation est présente sur la borne ( 86 ) du relais ( 85 ). Tout se passe comme si l'interrupteur ( 71 ) était fermé. Le système est prépositionné à l'ouverture, prêt à recevoir l'ordre de démarrage ( D ). L'ordre D, véhiculé par le transmetteur ( 112 ) et décodé par ( 19 ), est appliqué sous forme d'une tension positive via les bornes ( 60 ) et ( 48 au relais ( 100 ) qui colle et dont le contact se substitue au poussoir (72). La séquence qui suit est identique à celle décrite dans l'utilisation tournebroche. Enfin lorsque la barrière arrive en position de pleine ouverture, le contact ( 109 ) change d'état ; le circuit de maintien du relais ( 101 ) est interrompu entre les bornes ( 63 ) et ( 64 ), le relais ( 101 ) chute et le motoréducteur est arrêté. La tension présente aux bornes ( 61 ) et ( 57 ) devient nulle ; cette information est interprétée comme contrôle d'ouverture et transmise comme telle. Il est possible à tout moment, pendant le déroulement de la phase d'ouverture, d'interrompre la séquence par une télécommande d'arrêt ( A ), qui est à action immédiate, puis de reprendre la translation dans le même sens ou en sens inverse suivant le nouvel ordre de télécommande émis. REVENDICATIONS 1) Groupe de motorisation portable autoprotégé destiné principalement à la fourniture d'un couple important à faible vitesse ou d'une force importante à déplacement lent constitué d'un moteur à courant continu ( 14 ), d'un réducteur ( 13 ), d'un module électronique de commande et de contrôle ( 15 ), et caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un tripôle d'alimentation ( 77 ) qui travaille distinctement, soit en source de tension, soit en source de courant, suivant la charge imposée par l'utilisation, un circuit électronique de disjonction à maxima de charge ( 115 ), un circuit d'aide au démarrage ( 116 ) et un protecteur thermique autoréarmable ( 70 ). 2) Groupe de motorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de commande et de contrôle ( 15 ) contient un circuit d'élaboration d'alarme ( 17 ), laquelie alarme peut être exploitée localement par un moyen sonore ou ( et ) un moyen visuel. 3) Groupe de motorisation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient les fonctions de télécommande ( 18 ), ( 19 ) et de télécontrôle ( 20 ) exploitables par liaison radioélectrique. FIGURE 1 FIGURE 2 FIGURE 3