Brevet FR2838886A1 — publié le 20031024

DISPOSITIF DE COMMANDE D'ARRET D'UN MOTEUR ASYNCHRONE MONOPHASE A CONDENSATEUR La presente invention concerne un dispositif de commande d'arret d'un moteur asynchrone monophase a condensateur lorsque la charge sur le moteur atteint une valeur predeterminee. Ce dispositif est destine a la commande d'ouverture et de fermeture de volets roulants, stores, portails motorises ou equivalents. Il est connu de par la demande de brevet EP 0 720 269 un dispositif de commande d'arret d'un moteur asynchrone monophase a condensateur comportant des moyens de mesure du dephasage entre l'un quelconque des parametres, tension ou courant, de la phase principale ou la phase auxiliaire du moteur et un autre de ces parametres, et des moyens de commande d'arret apte a couper l'alimentation du moteur en cas de mesure d'un retard inferieur a une valeur seuil en memoire. Il existe en effet une relation de proportionnalite entre cette mesure de dephasage et la charge appliquee au moteur. Le mode de realisation plus particulierement presente dans ce document concerne un dispositif realisant une mesure de dephasage entre la tension aux bornes du moteur et le courant circulant a travers l'enroulement principal de celui-ci. Des moyens de detection du passage a zero de la tension aux bornes du moteur et du courant circulant a travers l'enroulement principal vent done prevus dans le dispositif. Le dispositif presente dans ce document presente l' inconvenient majeur d'avoir un cout de revient relativement eleve. En effet, la detection du passage a S zero d'un courant est effectuee a l' aide d'un optocoupleur qui, bien que procurant une isolation galvanique entre l'alimentation secteur et l'alimentation basse tension des composants electroniques du circuit, est cependant un composant relativement cher. Pour pallier cet inconvenient, un autre dispositif de commande d'arrdt de moteur est propose dans la demande de brevet EP 0 999 632. Ce dispositif comporte des 1S moyens de mesure de dephasage entre la tension d'alimentation du moteur et la tension aux bornes du condensateur du moteur. Ce dispositif presente l'avantage de ne plus necessiter d'optocoupleur mais se revere, en conditions de fonctionnement, moins performant qu'un dispositif avec mesure de dephasage entre un courant et une tension. I1 s'avere en effet que le dephasage entre la tension d'alimentation du moteur et la tension aux bornes du condensateur du moteur est particulierement sensible aux conditions de fonctionnement du moteur (temperature du moteur, fluctuations de son alimentation electrique). Un but de l' invention est de realiser un dispositif de commande d'arrdt de moteur avec mesure de dephasage entre une tension et un courant qui soit tout aussi performant que celui presente dans la demande de brevet EP 0 720 269 mais moins couteux a mettre en uvre. Aussi, l' invention concerne un dispositif de commande d'arrdt du fonctionnement d'un moteur asynchrone monophase ayant un condensateur et des premier et second enroulements servant chacun d'enroulement principal ou auxiliaire au moteur selon le sens de rotation de ce dernier, loquel dispositif comprend des moyens de mesure du dephasage entre la tension aux bornes du moteur et un courant traversant l'enroulement principal du moteur, et des moyens de commande d'arrdt apses a couper l'alimentation du moteur en cas de dephasage inferieur a une valeur seuil predefinie, lesdits moyens de mesure de dephasage comportant des moyens de detection du passage a zero du courant traversant l'enroulement principal, caracterise en ce que les moyens de detection du passage a zero du courant traversant l'enroulement principal consistent en un circuit comparateur apte a transformer la tension aux bornes d'un shunt de courant monte en serie avec l'enroulement principal en un signal sensiblement carre dont les fronts montants et descendants correspondent a des passages a zero audit courant. Les moyens de mesure de dephasage comportent en outre des moyens de detection du passage a zero de la tension aux bornes du moteur, et un microprocesseur charge de mesurer le temps separant le passage a zero de la tension aux bornes du moteur et le passage a zero du courant traversant ltenroulement principal, et de commander l'arret du moteur, par l'intermediaire desdits moyens de commande d'arret, loreque ledit temps mesure est inferieur a une valeur seuil. Dans le mode de realisation prefere, le circuit comparateur est un amplificateur operationnel dont les entrees vent reliees aux bornes du shunt de courant par l'intermediaire de resistances de valeurs elevees. Ce composant electronique est beaucoup moins onereux qu'un optocoupleur. On utilise, par ailleurs, une resistance de faible valeur, par exemple 1 Q. comme shunt de courant. Enfin, les moyens de commande d'arret consistent en deux triacs venant raccorder, lorsque l'un d'eux est commande en fermeture, l'une ou l'autre des bornes du condensateur au secteur et assurant, lorsqu'ils vent tous les deux ouverts, l'arret du moteur. D'autres caracteristiques et avantages de 1' invention apparaltront a la lecture de la description detaillee qui suit et qui est faite en reference a la figure 1 qui represente un schema du dispositif de commande d'arret selon ['invention. La figure 1 represente le schema d'un dispositif de commande d'arret 1 du fonctionnement d'un moteur asynchrone monophase 2 muni de deux enroulements, a savoir un enroulement L1 et un enroulement L2 servant chacun d'enroulement principal ou auxiliaire au moteur selon le sens de rotation de celui-ci, et d'un condensateur de dephasage C branche entre les enroulements Ll et L2 et destine a creer un champ tournant. Dans ['application a un voles roulant, l'enroulement principal est par exemple l'enroulement Ll lors de la montee du voles et l'enroulement L2 lors de la descente. Le moteur 2 est alimente par le secteur. Le dispositif de commande d'arret l est prevu pour arreter le moteur 2 loreque la charge appliquee sur celui-ci devient superieure a une valeur seuil, par exemple, dans le cas de la commande d'arret d'un voles roulant, loreque le tablier du voles roulant rencontre un obstacle ou lorsquil arrive en fin de course. Le dispositif de commande d'arret l comprend des moyens de mesure 3 du dephasage entre la tension U aux bornes du moteur 2 (correspondent a la tension fournie par le secteur), et le courant circulant au travers de l'un ou l'autre des enroulements Ll et L2, et des moyens d'arret 4 du moteur. Les courants circulant a travers les enroulements Ll et L2 vent notes, respectivement, Il et I2. Selon l 'invention, on vient mesurer le dephasage entre la tension U et le courant traversant l'enroulement principal du moteur qui correspond au courant Il lors de la montee du voles et au courant I2 lors de sa descente. Les moyens de mesure 3 comportent des moyens de detection 5 du passage a zero de la tension U aux bornes du moteur 2, des moyens de detection 6 du passage a zero du courant Il. des moyens de detection 7 du passage a zero du courant I2, et un microprocesseur 8 charge de mesurer le dephasage entre la tension U et les courants Il ou I2 selon le sens de rotation du moteur et de commander l'arret du moteur 2 a l' aide des moyens d'arret 4 lorsque ce dephasage est inferieur a une valeur de seuil predefinie. Le microprocesseur 9 est equipe d'une horloge 9 pour mesurer le temps entre le passage a zero de la tension U et le passage a zero du courant Il ou I2. Il est par ailleurs alimente par une alimentation basse tension a courant continu lO, elle-meme alimentee par le secteur. Les moyens de detection 5 du passage a zero de la tension U consistent en une ou plusieurs resistances chutrices ll connectee(s) entre la borne positive du secteur et une entree El du microprocesseur 8. La tension sinusoidale du secteur est transformee, a travers cette ou ces resistance(s), en un signal sensiblement carre assimilable a un signal de commande logique. Chaque front montant ou descendant du signal carre produit correspond approximativement au passage a zero de la tension U. Selon ['invention, les moyens de detection 6 et 7 du passage a zero des courants, respectivement Il et I2, comportent tous deux un circuit comparateur, respectivement CPl et CP2, charge de comparer les tensions aux bornes d'un shunt de courant, respectivement R1 et R2. Dans ltexemple de la figure 1, les shunts de courant R1 et R2 vent des resistances de tres falble valeur, par exemple 1 ohm, et les circuits comparateurs CP1 et CP2 vent des amplificateurs operationnels. La resistance R1 est montee en serie avec l'enroulement L1 et la resistance R2 avec l'enroulement L2. Les bornes des resistances R1 et R2 vent reliees aux entrees inverseuse et non inverseuse des circuits comparateurs, respectivement CP1 et CP2, par des resistances de valeurs elevees, respectivement R3, R4 et R5, R6. Ces derrieres ont par exemple une valeur de 1 MQ. Enfin, les sorties des comparateurs CP1 et CP2 vent connectees a des entrees, notees respectivement E2 et E3, du microprocesseur. Les comparateurs CP1 et CP2 vent alimentes par l'alimentation basse tension 10 et delivrent des signaux representatifs des courants traversant les resistances R1 et R2 respectivement. Les signaux delivres ont la forme de signaux carres dont les fronts montants et descendants correspondent a des passages a zero du courant. Comme indique precedemment, ces signaux vent fournis au microprocesseur 8. Le microprocesseur 8 est alors en mesure de calculer, a partir des signaux appliques sur ses entrees E1, E2 et E3 et a chaque alternance, le retard de I1 ou I2, selon le sens de rotation du moteur 2, sur U. de le comparer a valeur seuil predefinie stockee dans une memoire 12 associee au microprocesseur 8, puis de commander l'arret du moteur si ce retard est inferieur a une valeur seuil. Les moyens d'arret 4 du moteur comportent deux triacs T1 et T2 destines a connecter, loreque l'un d'eux est ferme, l'une ou l'autre des bornes du condensateur C au secteur. Les triacs T1 et T2 vent chacun associes a un sens de rotation du moteur 2. L'arret du moteur 2 est opere en ouvrant les deux triacs. Leur etat, ouvert ou ferme, est commande par le microprocesseur 8. Les moyens de detection 6 et 7 fonctionnent de la maniere suivante: lorsque le triac T1, monte en serie avec l'enroulement L1 et la resistance R1, est ferme, lenroulement L1 est l'enroulement principal du moteur. Une tension de 1 volt environ apparalt aux bornes du triac, ce qui genere une tension de mode commun de 1 V environ sur les entrees du comparateur CP1. Ce dernier est done en mesure de rejecter cette tension de mode commun tout en detectant les passages a zero du courant I1 circulant dans l'enroulement L1 et la resistance R1. Pour une intensite maximale de courant I1 de 1 A et une resistance R1 de 1 Q. la tension maximale obtenue aux bornes de la resistance R1 est de 1 V. Si on utilise comme comparateur CP1 un amplificateur operationnel du type TLO 84 acceptant un courant d' entree maximal de 10 nA, cela correspond a une tension d'erreur de 20 mV au total aux bornes des resistances R3 et R4. L'erreur maximale sur la mesure de dephasage est inferieure a 1 degre. Pendant cet etat de fonctionnement (triac T1 ferme), l'amplificateur operationnel utilise comme comparateur CP2 presente sur ses entrees, a travers les resistances R5 et R6, une tension de mode commun tres elevee, de l'ordre de quelques centaines de volts, ce qui rend impossible toute detection d'un passage a zero du S courant I2. Par consequent, la sortie du comparateur CP2 n'est pas exploitee lorsque le triac T1 est ferme. A 1'inverse, lorsque le triac T2 est ferme (et le triac T1 ouvert), l'enroulement L2 est l'enroulement principal du moteur. Le comparateur CP2 est alors utilise pour detecter les passages a zero du courant I2 et le comparateur CP1 est inutilise. Les passages a zero de la tension de sortie du 1S comparateur CP1 correspondent aux passages a zero du courant I1 lorsque le triac T1 est ferme. De meme, les passages a zero de la tension de sortie du comparateur CP2 correspondent aux passages a zero du courant I2 lorsque le triac T2 est ferme. Ainsi, lorsque le triac T1 est ferme, le microprocesseur 8 calcule le dephasage entre la tension U et le courant I1, et, lorsque le triac T2 est ferme, il calcule le dephasage entre la tension U et le courant I1. Lorsque ce dephasage est inferieur a une valeur seuil predefinie, le microprocesseur 8 commande l'arret du moteur 2 en ouvrant le triac jusqu'alors en position fermee. Des diodes de protection vent avantageusement prevues sur les entrees des amplificateurs operationnels CP1 et CP2 pour proteger ces derniers contre les surtensions, par exemple loreque le circuit est touche par la foudre ou lorsque la tension de mode commun sur les entrees du comparateur est tres elevee. Dans l'exemple de la figure 1, des diodes zener D1 et D2 vent connectees respectivement entre les entrees inverseuse et non inverseuse du comparateur CP1 et la masse. De meme, des diodes zener D3 et D4 vent connectees respectivement entre les entrees inverseuse et non inverseuse du comparateur CP2 et la masse. Au final, si on compare le dispositif d'arrdt 1 de l' invention a celui presente dans la demande de brevet EP 0 720 269, les deux circuits comparateurs CP1, CP2 et les deux triacs T1, T2 remplacent un optocoupleur, un relais et un triac. Cette nouvelle structure du dispositif permet de reduire fortement le prix de revient du dispositif. REVENDICATIONS l) Dispositif de commande d'arret du fonctionnement d'un moteur ( 2) asynchrone monophase ayant un s condensateur (C) et des premier et second enroulements (L1, L2) servant chacun d'enroulement principal ou auxiliaire au moteur selon le sens de rotation de ce dernier, lequel dispositif comprend des moyens de mesure du dephasage (3) entre la tension (U) aux bornes du moteur et un courant (Il ou I2) traversant l'enroulement principal (L1 ou L2) du moteur, et des moyens de commande d'arret (4) apses a couper l'alimentation du moteur en cas de dephasage inferieur a une valeur seuil predefinie, lesdits moyens de mesure de dephasage (3) comportant des moyens de detection (6,7) du passage a zero du courant (Il ou I2) traversant l'enroulement principal (L1 ou L2), caracterise en ce que les moyens de detection (6,7) du passage a zero du courant (Il ou I2) traversant l'enroulement principal (L1 ou L2) consistent en un circuit comparateur (CPl ou CP2) apte a transformer la tension aux bornes d'un shunt de courant (Rl ou R2) monte en serie avec l'enroulement principal (Ll ou L2) en un signal sensiblement carre dont les fronts montants et descendants correspondent a des passages a zero audit courant. 2) Dispositif de commande d'arret selon la revendication l, caracterise en ce que les moyens de mesure de dephasage (3) comportent en outre des moyens de detection (5) du passage a zero de la tension (U) aux bornes du moteur, et un microprocesseur (8) charge de mesurer le temps separant le passage a zero de la tension (U) aux bornes du moteur et le passage a zero du courant (Il ou I2) traversant l'enroulement principal (Ll ou L2), et de commander l'arret du moteur, par l'intermediaire desdits moyens de commande d'arret (4), lorsque ledit temps mesure est inferieur a une valeur seuil. 3) Dispositif de commande d'arr8t selon la revendication l ou 2, caracterise en ce que le circuit comparateur (CPl ou CP2) est un amplificateur operationnel dont les entrees vent reliees aux bornes du shunt de courant (Rl ou R2) par l'intermediaire de resistances (R3,R4 ou R5,R6) de valeurs elevees. 4) Dispositif de commande d'arret selon la revendication 2 ou 3, caracterise en que le shunt de courant est une resistance de faible valeur, de l'ordre de l Q. ) Dispositif de commande d'arret selon l'une des revendications 2 a 4, caracterise en que les moyens de detection (5) du passage a zero de la tension (U) aux bornes du moteur consistent en une ou plusieurs resistance (ll) apses a transformer la tension (U) aux bornes du moteur (2) en un signal sensiblement carre dont les fronts montants et descendants correspondent a des passages a zero de ladite tension (U). 6) Dispositif de commande d'arr8t selon l'une des revendications precedentes, caracterise en que les moyens de commande d'arrdt (4) consistent en deux triacs (T1,T2) venant raccorder, lorsque l'un d'eux est commande en fermeture, l'une ou l'autre des bornes du condensateur (C) au secteur et assurant, lorsqu'ils vent tous les deux ouverts, l'arrdt du moteur (2). 7) Dispositif de commande d'arrdt selon l'une i0 quelconque des revendications 2 a 7, caracterise en ce que des diodes de protection (D1,D2,D3,D4) vent prevues sur les entrees de l'amplificateur operationnel (CP1 ou CP2) pour le proteger contre les surtensions.