Brevet FR2785469A1 — publié le 20000505

L'invention a trait à un dispositif de commande d'arrêt du fonctionnement d'un moteur asynchrone monophasé à condensateur muni d'un bobinage principal et d'un bobinage auxiliaire, ceci en cas de détection d'un dépassement d'une valeur seuil et/ou d'une variation brutale de la charge du moteur. La présente invention concerne, plus particulièrement, le domaine des moteurs d'entraînement pour systèmes d'ouverture, tels que volets roulants, stores, portails ou analogues. Il est d'ores et déjà connu au travers d'un certain nombre de documents des dispositifs permettant de maintenir sous contrôle la charge d'un moteur asynchrone monophasé à condensateur en vue d'en assurer l'arrêt en cas de dépassement d'une charge déterminée, mais aussi en cas de variation instantanée de cette charge supérieure à un seuil défini. A ce propos, on se reportera, tout particulièrement, au document EP-A-0.720.269 o il est question d'un tel dispositif. Celui-ci se distingue en ce qu'il comporte, d'une part, des moyens de mesure du déphasage entre l'un quelconque des paramètres, tension ou courant, de la phase principale correspondant au bobinage principal du moteur ou de la phase secondaire correspondant au bobinage auxiliaire et un autre de ces paramètres et, d'autre part, des moyens de commande d'arrêt à même de couper l'alimentation du moteur en cas de mesure d'un temps de retard inférieur à une valeur seuil en mémoire. Dans la partie introductive de ce document, exposant l'état antérieur de la technique, il a été rappelé qu'il était également connu par un brevet américain n 5.151.638 un dispositif à même de détecter qu'un moteur fonctionne dans des conditions de surcharge. Ce dispositif examine, en fait, l'évolution de l'angle du déphasage entre la tension et le courant total aux bornes du moteur. Ainsi, selon ce dispositif connu, il est prévu de détecter le passage à zéro de cette tension et du courant, des moyens appropriés étant, alors, à même d'émettre un signal représentatif du temps de retard de l'un par rapport à l'autre. Tout particulièrement, il est 2 2785469 utilisé, ici, un tore ferromagnétique pour détecter le passage à zéro du courant. En fait, s'il existe bel et bien une relation entre, d'une part, le déphasage de la tension secteur et le courant total traversant le moteur et, d'autre part, la charge de ce dernier, il ne s'agit pas, de façon systématique, d'une relation de proportionnalité. De plus, cette relation est strictement dépendante des caractéristiques du moteur. Cela signifie que de tels dispositifs doivent être réglés en fonction du moteur commandé, qui plus est, au travers d'opérations laborieuses de tests et autres. En fait, l'invention telle que décrite dans le document EP-A- 0.720.269 avait pour but de répondre à ce problème au travers d'un dispositif de commande d'arrêt dont le fonctionnement est quasiment indépendant des paramètres du moteur, telles que la capacité du compensateur de déphasage ou encore la température du fonctionnement de ce moteur. En fait, il a été imaginé, dans ce cas, de mesurer le temps de retard, non pas entre la tension aux bornes du moteur et le courant total traversant ce dernier, mais entre les paramètres de tension ou courant correspondant à la phase principale et/ou à la phase auxiliaire de ce moteur. Tout particulièrement, l'on a pu observer qu'en tenant compte de paramètres intérieurs au moteur et non, simplement, de ceux susceptibles d'être prélevés sur les câbles d'alimentation de ce dernier, l'on obtenait une réelle relation de proportionnalité entre la mesure de déphasage effectuée et la charge appliquée au moteur. En fait, l'exemple de réalisation plus particulièrement décrit et représenté dans les figures de ce document EP-A-0.720.269, concerne un dispositif faisant appel à la mesure de déphasage de la tension aux bornes du moteur par rapport au courant traversant le bobinage principal de ce dernier. Or, s'il est assez facile, donc peu onéreux, de détecter le passage à zéro d'une tension alternative, la détection du passage à zéro d'un courant mérite une attention plus particulière. Ainsi, on 3 2785469 a fait appel, dans ce document EP-0.720.269, à un optocoupleur qui, s'il présente l'avantage de procurer une isolation galvanique entre l'alimentation secteur et l'alimentation de composants électroniques tels qu'un microprocesseur, n'en constitue pas moins un composant onéreux. Par ailleurs, l'expérience a su démontrer que si une solution, telle que révélée dans ce document EP-0.720.269, permettait, effectivement, de s'affranchir des paramètres spécifiques au moteur ou encore de la température de fonctionnement de ce dernier, elle n'en était pas moins insensible aux variations brutales de la tension du secteur. C'est ainsi que l'on a pu s'apercevoir que dans le cadre d'une habitation munie d'un ensemble de volets roulants motorisés, par ailleurs, pourvus d'un dispositif de commande d'arrêt fonctionnant selon le principe évoqué dans ce document EP- 0.720.269, il se produisait des arrêts intempestifs de ces volets roulants en cas de variation brutale de la tension secteur résultant, par exemple, de la mise en route d'un système de chauffage électrique ou autre appareillage électrique d'une certaine puissance. En fin de compte, au travers de la présente invention il a été recherché une solution qui, tout en étant moins coûteuse dans sa réalisation, soit en mesure de répondre au problème précité. C'est ainsi que dans une première démarche inventive, il a été imaginé de trouver la solution en faisant un pas technologique en arrière, en allant, en quelque sorte, à l'encontre de préjugés dans le domaine. Ainsi, l'on a pensé tenir compte du déphasage entre des paramètres du moteur qui, à priori, paraissent d'exploitation difficile, voire impossible, dans la mesure o leur déphasage ne répond pas à une fonction dont la variation, par rapport à la charge du moteur, est exclusivement positive ou négative, paramètres qui, de plus, l'on sait dépendants des caractéristiques du moteur, de sa température de fonctionnement, etc... Ainsi, l'invention concerne un dispositif de commande d'arrêt du fonctionnement d'un moteur asynchrone monophasé à condensateur, muni d'un bobinage principal et d'un bobinage auxiliaire, ceci en 4 2785469 cas de détection d'un dépassement d'une valeur seuil et/ou d'une variation brutale de la charge du moteur, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure du déphasage de la tension aux bornes du moteur et de la tension aux bornes du condensateur, ainsi que des moyens de commande d'arrêt à même de couper l'alimentation du moteur en cas de mesure d'un déphasage supérieur et/ou inférieur à une valeur seuil et/ou en cas de détection d'une variation absolue de déphasage supérieur à une valeur donnée. En fin de compte, en tenant compte, pour la mesure du déphasage, de la tension aux bornes du moteur et de celle aux bornes du condensateur, ledit dispositif de commande d'arrêt devient insensible aux variations brutales de la tension du secteur, mais en outre, s'avère de conception simplifiée donc d'un coût de revient moindre. Ainsi, l'on a pu s'apercevoir que si la variation du déphasage entre ces paramètres n'est pas exclusivement croissante ou décroissante, il se produit, en réalité, une inversion brutale de la courbe lorsque le moteur approche sa charge maximale. De plus, cette inversion de la courbe est à ce point caractéristique que l'angle de déphasage entre les paramètres atteint des valeurs largement distinctives de la valeur de ce déphasage en fonctionnement à vide du moteur. A noter, en outre, que si la mesure de déphasage entre la tension aux bornes du condensateur et celle aux bornes du secteur reste quelque peu dépendante des caractéristiques du moteur ou encore de sa température de fonctionnement, il est possible de s'en affranchir en procédant à une vérification de l'évolution du déphasage, c'est à dire en détectant une variation brusque de ce dernier, tout particulièrement pendant les phases de fonctionnement intermédiaires du moteur électrique, c'est à dire avant l'approche des fins de course. Dans la suite de la description il est donné un exemple de réalisation de la présente invention par ailleurs représenté dans le dessin joint en annexe dans lequel: 2785469 - la figure i est une représentation du schéma synoptique du dispositif de commande d'arrêt selon l'invention; - la figure 2 est une représentation graphique de l'évolution de l'angle de déphasage entre la tension aux bornes du moteur et celle aux bornes du condensateur par rapport à la charge de ce moteur. La présente invention est relative à un dispositif 1 de commande d'arrêt du fonctionnement d'un moteur asynchrone 2 à condensateur 3 dont un mode de réalisation a été illustré dans la figure i du dessin ci-joint. Ainsi, ce moteur 2 se distingue par un bobinage principal B1 et un bobinage auxiliaire B2, d'une part raccordés au commun 4 du secteur S et, d'autre part, reliés entre eux par le condensateur de déphasage 3 à même de créer le champ tournant pour la commande en rotation du rotor. Quant au dispositif de commande d'arrêt 1, il a pour but de détecter une éventuelle surcharge du moteur 2 par rapport à une valeur seuil et/ou une variation brutale de cette charge du moteur 2, en vue de commander, de manière quasi instantanée, l'arrêt de son fonctionnement. Dans ce but et selon l'invention, le dispositif de commande d'arrêt i comporte des moyens de mesure du temps de retard et, donc, du déphasage, entre la tension Ul aux bornes du moteur 2, donc la tension secteur S, et la tension U2 aux bornes du condensateur de déphasage 3. Tout particulièrement, les moyens de mesure 4, comme illustré dans la figure 1, comportent des moyens de détection 5 du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro, de la tension secteur U1, ainsi que des moyens de détection 6 du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro, de la tension U2 aux bornes du condensateur 3. Par ailleurs, le dispositif 1 comporte un microprocesseur 7, relié à une horloge 8 apte à mesurer le temps séparant le passage à zéro de la tension U1 par rapport au passage à zéro de la tension U2. Ce temps étant l'image du déphasage, ce microprocesseur 7 est à 6 2785469 même de commander l'arrêt de fonctionnement du moteur 2, par l'intermédiaire de moyens de commande 9 appropriés, au cas o ledit temps de déphasage est supérieur et/ou inférieur à une valeur seuil donnée et/ou comparé à une ou plusieurs mesures de temps de déphasage précédentes, présente une variation supérieure, là encore, à un seuil donné connue en mémoire M du microprocesseur 7. Tout particulièrement, le dispositif 1 comporte une alimentation basse tension à courant continu 10 à même d'intervenir dans le cadre des commandes logiques reçues ou émises par le microprocesseur 7. Quant aux moyens de détection 5, ils consistent, essentiellement, en une ou une série de résistances chutrices 11 à même d'écrêter le signal sinusoldal correspondant à la tension U1 du secteur S en vue de transformer celui-ci en un signal assimilable carré d'amplitude limitée, compatible avec le ou les composants électroniques, en particulier avec le microprocesseur 7. En fait, ce signal, entrant au niveau de la borne 12 de ce microprocesseur 7 est assimilable à un signal logique, du type 0 ou 1, permettant à ce microprocesseur 7 de détecter le passage à zéro de la tension U1 du secteur S. Quant aux moyens de détection 6, ils consistent, là encore, essentiellement, en une ou plusieurs résistances chutrices 13, 13A raccordées à l'une ou l'autre des bornes 14, 14A du condensateur 3, selon le sens de rotation du moteur 2, permettant de délivrer, au microprocesseur 7 un signal sensiblement carré d'amplitude compatible avec les composants électroniques, en particulier avec le microprocesseur 7 pour une interprétation sous forme logique de type O ou 1 de ce signal. Finalement, au travers de ces signaux de forme carrée délivrés par lesdits moyens de détection 5, 6, il est aisé, à ce microprocesseur 7 et grâce à l'horloge 8, de mesurer, à chaque alternance, le retard entre la tension U2 aux bornes du condensateur 3 et la tension U1 du secteur et de le comparer à un temps correspondant à une valeur seuil, préférentiellement, paramétrable au niveau de la mémoire M. Toutefois, il est fait observer que pendant les phases transitoires correspondant au démarrage du moteur 2, il se produit des fluctuations au niveau de ce déphasage. Aussi, de manière à éviter que le dispositif ne provoque des arrêts intempestifs du moteur 2, il est prévu que les moyens de mesure 4 du temps de retard n'interviennent pas pendant ces périodes transitoires de démarrage. Plus exactement, les mesures ne sont effectuées ou encore ne sont interprétées par le microprocesseur 7 qu'après écoulement d'un temps donné en mémoire M assimilable à cette phase de démarrage du moteur 2, et correspondant, préférentiellement, à un nombre déterminé d'alternances de la tension U1. Comme cela a déjà été évoqué plus haut, il peut être opportun de pouvoir arrêter le moteur 2, non pas, simplement, lorsqu'il est amené à produire en couple supérieur à une valeur donnée, mais également, lorsque au cours d'un cycle de fonctionnement, l'on constate une augmentation, voire même une diminution brutale et anormale de ce couple du moteur 2. Dans ce but, le dispositif i comporte, encore, des moyens de détermination de l'évolution du temps de déphasage entre U1 et U2 en vue de mesurer une variation brutale de cette évolution et commander l'arrêt de fonctionnement du moteur 2 lors de la détection d'une telle variation brutale de ce déphasage. Quant à l'arrêt du moteur 2 sous l'influence du microprocesseur 7 elle a lieu par l'intermédiaire de moyens de commande 9 sous forme de deux triacs 15, 15A venant raccorder, lorsque l'un d'eux est fermé, l'une ou l'autre des bornes 14, 14A du condensateur 3 au secteur S et, contrairement, lorsqu'ils sont tous deux ouverts assurant la commande d'arrêt de fonctionnement du moteur 2. En fait, l'on comprend que selon que l'un ou l'autre des triacs , 15A est commandé en fermeture par le microprocesseur 7, le moteur 2 tourne dans un sens ou dans le sens inverse. Si une telle commande par triac nécessite, effectivement, de dédoubler la ou les résistances chutrices 13, 13A permettant de délivrer au microprocesseur 7 un signal sensiblement carré, représentatif de la 8 2785469 tension U2 aux bornes du condensateur 3, elle évite l'usage d'un relais RT comme cela est décrit dans le document EP-A-0.720.269, d'un coût de revient largement supérieur. On se reportera, à présent, tout particulièrement à la figure 2 correspondant à une représentation graphique de l'évolution, en abscisse, du couple moteur par rapport, en ordonnée, de l'angle a du déphasage entre la tension secteur U1 et la tension U2 aux bornes du condensateur 3. Comme cela est visible sur cette figure 2, l'angle de déphasage a croît progressivement avec l'évolution de la charge du moteur jusqu'à atteindre une valeur maximale a max, avant que cet angle ne diminue brutalement jusqu'à atteindre une valeur minimale a min, qui est, en fait, inférieure à l'angle de déphasage an mesuré lorsque le moteur 2 tourne sensiblement à vide. Ainsi, même à supposer que la valeur a max soit variable en fonction des caractéristiques du moteur et, notamment, de la température du fonctionnement de celui-ci, non seulement il est possible d'assurer l'arrêt du fonctionnement du moteur en cas de variation brutale de l'angle de déphasage a lorsqu'on se situe sur la partie croissante de la courbe, entre an et a max, mais, en outre, cet arrêt du moteur 2 peut encore intervenir lorsque l'angle de déphasage a atteint une valeur distinctive, inférieure à la valeur normale de cet angle de déphasage dans le cadre d'un fonctionnement à vide du moteur 2. De plus, dans la mesure o, au-delà de la valeur maximale de cet angle de déphasage a, l'inversion de sens de la courbe se produit brutalement, l'on peut encore imaginer arrêter le moteur 2 au travers de la détection de cette variation brutale, avant même d'atteindre la valeur a min. En fait, tel que cela ressort des explications qui précèdent, non seulement, les données que constitue la tension U1 aux bornes du secteur comparée à la tension U2 aux bornes du condensateur 3 sont parfaitement exploitables pour la commande d'arrêt du moteur 2, ceci contrairement à ce qu'à pu penser l'Homme du Métier jusqu'à 9 2785469 présent, mais, en outre, cela permet la conception d'un dispositif de commande d'arrêt simplifié et, donc, d'un coût de revient moindre. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. 2785469 Revendications 1. Dispositif de commande d'arrêt du fonctionnement d'un moteur (2) asynchrone monophasé à condensateur (3), muni d'un bobinage principal (B1) et d'un bobinage auxiliaire (B2), ceci en cas de détection d'un dépassement d'une valeur seuil et/ou d'une variation brutale de la charge du moteur (2), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure (4) du déphasage de la tension U1 aux bornes du moteur (2) et de la tension U2 aux bornes du condensateur (3), ainsi que des moyens de commande d'arrêt (9) à même de couper l'alimentation du moteur (2) en cas de mesure d'un déphasage supérieur et/ou inférieur à une valeur seuil et/ou en cas de détection d'une variation absolue de déphasage supérieure à une valeur donnée. 2. Dispositif de commande d'arrêt selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de mesure (4) comportent des moyens de détection (5) du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro, de la tension U1 aux bornes du moteur (2), ainsi que des moyens de détection (6) du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro, de la tension U2 aux bornes du moteur (3), ledit dispositif (1) comportant, encore, un microprocesseur (7) relié à une horloge (8) apte à mesurer le temps séparant le passage à zéro de la tension U1 par rapport au passage à zéro de la tension U2 en vue de déterminer le déphasage pour commander l'arrêt de fonctionnement du moteur (2), par l'intermédiaire desdits moyens de commande (9), au cas o ledit temps de déphasage est supérieur et/ou inférieur à une valeur seuil donnée et/ou, comparée à une ou plusieurs mesures de temps de déphasage précédentes présente une variation supérieure à un seuil donné, connu en mémoire (M) du microprocesseur (7). 3. Dispositif de commande d'arrêt selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de détection (5) du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro, de la tension secteur U1 consiste en une ou une série de résistance chutrice (11) à même d'écrêter le signal sinusoidal correspondant à la tension Ul du secteur (S) en vue de transformer celui-ci en un signal sensiblement carré, assimilable à un signal logique du type 0 ou 1 et d'amplitude limitée, compatible avec le ou les composants électroniques, en particulier avec le microprocesseur (7). 4. Dispositif de commande d'arrêt selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de détection (6) du passage à un seuil prédéterminé, préférentiellement à zéro de la tension U2 aux bornes du condensateur (3) consistent en une ou plusieurs résistances chutrices (13, 13A) raccordées à l'une ou l'autre des bornes (14, 14A) du condensateur (3), selon le sens de rotation du moteur (2), permettant de délivrer, au microprocesseur (7), un signal sensiblement carré, apte à être interprété sous forme logique de type 0 ou 1 et d'amplitude compatible avec le ou les composants électroniques, en particulier avec le microprocesseur (7). 5. Dispositif de commande d'arrêt selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande d'arrêt (9) sont définis par deux triacs (15, 15A) venant raccorder, lorsque l'un d'eux est commandé en fermeture par l'intermédiaire du microprocesseur (7), l'une ou l'autre des bornes (14, 14A) du condensateur (3) au secteur (S) et, contrairement, assurant la commande d'arrêt du fonctionnement du moteur (2) lorsqu'ils sont tous deux ouverts.