Brevet FR2861513A1 — publié le 20050429

L'invention se rapporte au domaine de la motorisation de volets roulants et de produits d'occultation ou de fermeture ou similaires, destinés au 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. L'inverseur peut être situé dans l'enveloppe de l'actionneur. 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. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. L'unique figure est un schéma électrique de ce mode de réalisation du 20 dispositif. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC Revendications: 1. Dispositif (1) domotique de commande du déplacement d'un élément mobile (4) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire équipant un bâtiment, comprenant un actionneur (3) à courant continu, un élément redresseur (Dl, D2) et un interrupteur (K) commandant l'alimentation de l'actionneur en reliant l'actionneur au secteur via l'élément redresseur, caractérisé en ce que l'interrupteur (K) est un inverseur unipolaire à trois positions (UP, DN, 0) et en ce que le redresseur est constitué de deux diodes (D1, D2) montées en parallèle, tête-bêche entre la phase du secteur et l'inverseur (K), la cathode d'une diode (Dl) et l'anode de l'autre diode (D2) étant chacune reliée à un contact différent (UP, DN) de l'inverseur. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (3) présente une tension nominale d'alimentation au moins approximativement égale à la tension secteur redressée double alternance et présente une puissance nominale au moins approximativement deux fois supérieure à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile (4). 3. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'actionneur (3) présente une tension nominale d'alimentation au moins approximativement moitié de la tension secteur redressée double alternance et présente une puissance nominale au moins approximativement égale à la puissance nécessaire pour l'entraînement de l'élément mobile (4). MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC 4. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'inverseur (K) est situé dans l'enveloppe de l'actionneur (3). 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inverseur (K) respecte 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. MS\2.S649.12FR.481.dpt.DOC