Brevet FR2859833A1 — publié le 20050318

1. La présente invention concerne des systèmes de commande de mouvement d'une barrière et plus particulièrement, des dispositifs d'alimentation de secours pour de tels systèmes. Les systèmes de commande de mouvement de barrière, comme celui qui est décrit dans le brevet U.S. 6 597 138, sont généralement connectés à la tension du secteur, par exemple une tension alternative de 110 V à 60 Hz, fournie par le distributeur d'énergie électrique local et utilisent l'énergie reçue pour déplacer une barrière par commande par un utilisateur. Ces systèmes de commande de mouvement de barrière comprennent une alimentation électrique qui convertit le courant alternatif du secteur en un courant continu afin d'alimenter des circuits de commande électroniques et, lorsqu'un moteur à courant continu est utilisé pour déplacer la barrière, pour alimenter le moteur à courant continu. En cas de coupure secteur, ces dispositifs sont inutilisables en raison du fait qu'ils ne disposent pas de source d'énergie stockée. Il existe bien des systèmes connus qui ont un système de charge de batterie de secours distinct connecté à la tension alternative du secteur et qui charge une batterie lorsque le courant du secteur est présent. Lors d'une coupure de l'alimentation en courant alternatif du secteur, le courant continu provenant de la batterie est commuté de façon à alimenter le dispositif d'actionnement de mouvement de barrière et est utilisé pour effectuer le mouvement de la barrière et pour alimenter des circuits de commande destinés au dispositif d'actionnement de mouvement de barrière. Ces dispositifs connus nécessitent deux entrées pour le secteur à courant alternatif et deux dispositifs distincts pour convertir la tension alternative du secteur en courant continu. Par conséquent, ils ne sont pas intégrés au dispositif d'actionnement de mouvement de barrière, ils présentent de grandes dimensions et sont relativement coûteux. De plus, ils conduisent généralement à un décalage temporel notable entre la coupure secteur et l'application de l'alimentation de secours, ce qui peut conduire à un mouvement incertain et non sécurisé de la barrière. Le dispositif décrit et revendiqué ici fournit une alimentation de secours à un système de commande de mouvement de barrière utilisant en partie la fonction de conversion alternatif/continu du système de commande de mouvement de barrière, et qui est connectée à l'alimentation électrique d'une manière permettant de fournir rapidement et efficacement une énergie de secours. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif d'actionnement de mouvement de barrière et d'un dispositif d'alimentation de secours; et la figure 2 est un diagramme schématique du dispositif d'alimentation de secours. La figure 1 représente un dispositif d'actionnement de mouvement de barrière 11 destiné à commander un moteur 13 et à déplacer ainsi une barrière (non représentée). Des dispositifs d'actionnement de mouvement de barrière qui commandent la position d'une barrière sont bien connus et ne sont pas décrits ici en détail. Le dispositif d'actionnement de mouvement de barrière 11 comprend une unité de commande de mouvement de barrière 15 qui répond à des signaux d'entrée fonctionnels et à des signaux d'entrée générés par l'utilisateur pour commander le moteur 13. Une alimentation électrique 17 reçoit une tension du secteur de 110 volts alternatifs à 60 Hz sur des bornes d'entrée 19 et convertit une partie de la tension reçue en un courant continu. L'unité de commande de mouvement de barrière 15 est connectée de façon à recevoir la tension continue de l'alimentation électrique 17 via un trajet de conduction 21 et est connectée à l'alimentation électrique 17 via un trajet de communication 23 afin que l'alimentation électrique puisse être surveillée et commandée de la façon souhaitée. Lorsqu'une tension du secteur est présente sur les bornes d'entrée 19, une tension continue est appliquée par l'alimentation électrique 17 entre un conducteur 23 et un conducteur 25. Dans le présent mode de réalisation, la tension du conducteur 23 est positive par rapport au conducteur 25 avec une différence d'environ 28 V. On notera que d'autres niveaux de tension et d'autres polarités peuvent également conduire à des systèmes opérationnels. La tension continue entre les conducteurs 23 et 25 peut être filtrée ou peut être une onde sinusoïdale non filtrée redressée en un signal pleine onde ou toute autre représentation de type courant continu intermédiaire entre ces formes. Le conducteur 23 est connecté à la cathode d'une diode 27 et à une première borne d'une résistance 29 à coefficient de température positif (PTC). De façon avantageuse, la résistance 29 est un dispositif PTC à forte non-linéarité qui est parfois désigné sous le nom de fusible à armement automatique ou polyfusible. Dans le présent mode de réalisation, la résistance 29 est destinée à limiter le courant allant de l'alimentation électrique 17 au conducteur 31 à environ 600 mA. L'anode de la diode 27 et une seconde borne de la résistance 29 sont connectées par un conducteur 31 à une borne d'une fiche à deux bornes 32. L'autre borne de la fiche 32 est connectée au conducteur 25 provenant de l'alimentation électrique 17. La fiche 32 est constituée de parties mâle et femelle 32a et 32b. La partie 32a est fixée au dispositif 11 d'actionnement de mouvement de barrière et est configurée pour recevoir la fiche 32b fixée à l'unité 39 d'alimentation de secours. La fiche 32 connecte le conducteur 31 au conducteur 33 et connecte également le conducteur 25 au conducteur 35. Par conséquent, lorsque la tension du secteur est présente sur l'entrée 19, une tension continue est présente entre les conducteurs 33 et 35 en provenance de l'alimentation électrique 17. L'alimentation de secours 39 comporte une batterie 37 ayant une tension nominale de 24 volts qui est chargée et maintenue à l'état chargé par un circuit 41 de charge et de commande de batterie et par des conducteurs 47 et 49. Le conducteur 47 est connecté à la borne positive de la batterie 37 par l'intermédiaire d'un circuit disjoncteur 45 qui, dans le contexte de la présente description, peut être considéré comme étant un conducteur continu allant du conducteur 47 à la batterie 37. Les détails du circuit disjoncteur 45 et de ses fonctions seront décrits plus loin en référence à la figure 2. Une diode 43 assurant une isolation unidirectionnelle entre la borne positive de la batterie 37 et le conducteur 33 est également présente dans l'alimentation de secours 39. La diode 43 permet le passage d'un courant de la batterie 37 vers le conducteur 33 et empêche ce passage en sens inverse. Lors d'un fonctionnement normal, lorsque la tension du secteur est présente sur la borne 19, une tension continue est appliquée par la résistance 29 au conducteur 33 et est utilisée pour charger la batterie 37. A cet effet, le dispositif de charge et de commande de batterie 41 régule la quantité de courant prélevée par l'alimentation électrique 17. Si une trop grande quantité de courant est prélevée par l'alimentation de secours 39 (ou par la faible résistance existant entre les conducteurs 25 et 31), la résistance PTC commence à chauffer, de sorte que sa résistance s'élève et limite la sortie de courant. Dans un mode de réalisation, la résistance 29 peut limiter le courant sortant à 600 mA ou moins du fait de sa nature fortement non linéaire. En cas de coupure secteur sur l'entrée 19, la tension continue provenant de l'alimentation électrique 17 s'abaisse et la tension entre les conducteurs tend vers les 24 volts de la batterie 37. Lorsque cela se produit, la batterie 37 a pour effet de maintenir une tension de 24 V sur le conducteur 33 via la diode 43 polarisée positivement ainsi que sur le conducteur 23 via la diode 27 polarisée positivement. Par conséquent, la batterie 37 maintient une tension continue significative dans l'alimentation électrique 17 lorsqu'elle est utilisée pour alimenter le dispositif d'actionnement de mouvement de barrière. La figure 2 est un diagramme schématique du dispositif 39 de charge et de commande de batterie et comporte le circuit disjoncteur 45 et la diode de dérivation 43. La batterie 37, qui, dans le présent mode de réalisation, est une batterie rechargeable à 24 volts, est connectée au conducteur 46 par sa borne positive et au conducteur 49 par sa borne négative. L'unité de charge et de commande de batterie 41 est commandée par un microprocesseur programmé qui peut par exemple être une puce de type PIC16F72 fonctionnant à 4 MHz. Les détails concernant le circuit oscillateur 53 permettant d'obtenir cette cadence de fonctionnement sont bien connus. Le microprocesseur 51 reçoit une tension détectée et des niveaux de courant passant dans le dispositif de charge et de commande de batterie 41 et, sur la base des valeurs détectées, exécute certaines fonctions pour que le fonctionnement se déroule correctement. L'alimentation régulée permettant de commander le fonctionnement du chargeur de batterie 41 est fournie par un circuit d'alimentation électrique 57 en réponse au courant d'entrée provenant du conducteur 33 et du conducteur 47, respectivement, via des diodes 59 et 61. La connexion en double du courant d'entrée à l'alimentation électrique 57 permet d'alimenter sélectivement le dispositif de charge et de commande de batterie 41. La tension présente sur le conducteur 47 qui peut provenir du circuit de charge de batterie 63 ou de la batterie 37 ou des deux, est détectée par un réseau diviseur de tension 65 et est appliquée au microprocesseur 51 via un conducteur 66. La tension d'entrée sur le conducteur 33 est de même détectée par un diviseur de tension 67 et est appliquée au microprocesseur 51 via un conducteur 68. Le courant de charge fourni à la batterie 37 est détecté à partir de la tension développée aux bornes d'une résistance 70, laquelle tension est appliquée au microprocesseur 51 via un amplificateur opérationnel 72 et un conducteur 73. De même, le courant prélevé sur la batterie 37 est détecté sous la forme d'une tension aux bornes d'une résistance 77, laquelle tension est appliquée au microprocesseur 51 via un amplificateur opérationnel 75 et un conducteur 76. Le microprocesseur 51 reçoit les signaux représentant divers paramètres détectés sur des entrées analogiques et commande le fonctionnement en conformité avec un programme. Le chargeur de batterie 63 comporte un transistor à effet de champ (FET) 79 de puissance connecté en série dont l'état de conduction est commandé par le microprocesseur 51 via un conducteur 80 et un transistor d'attaque 81. Le FET 79 est commandé dans un mode de modulation d'impulsion en largeur (PWM). Des impulsions de commande sont envoyées par le microprocesseur à une fréquence prédéterminée, par exemple de 1 kHz, et la largeur des impulsions de commande est augmentée ou réduite en fonction des besoins de charge de la batterie 37. Le circuit disjoncteur 45 comprend un relais 83 qui est commandé par le microprocesseur 51 pour connecter ou déconnecter la batterie 37 du circuit de charge et de commande de batterie 41. Dans le mode de réalisation décrit, le relais 83 comprend deux bobines 84 et 85 qui sont sélectivement activées par le microprocesseur 51 pour connecter ou déconnecter la batterie. Le relais 83 illustré doit être soumis activement à des impulsions pour passer d'un état à l'autre afin qu'en cas de perte de courant, le relais reste dans le dernier état dans lequel il a été commandé. La batterie 37 est connectée par le relais 83 en réponse à une impulsion appliquée sur un conducteur 87 via-un transistor 88 et est déconnectée par une impulsion sur un conducteur 89 via un transistor 90. L'utilisateur est informé de l'état du 2859833 7 circuit de charge et de commande 39 par trois diodes électroluminescentes (LED) 91, 92 et 93 commandées séparément qui présentent respectivement les couleurs rouge, verte et jaune, et par un dispositif de signalisation audible 95 qui, dans le présent exemple, est un vibreur. Lorsque la fiche 32b (figure 1) est enfichée dans la fiche 32a et lorsque du courant passe entre le conducteur 33 et le conducteur 35 en provenance de l'alimentation électrique 17, le circuit de charge et de commande passe ou reste dans le mode de charge de batterie. Dans le mode de charge de batterie, la tension de batterie et le courant de charge de la batterie sont détectés et un signal PWM sélectionné est envoyé au FET 79 pour charger correctement la batterie 37. Pendant que la batterie est chargée, la LED verte 92 est amenée à clignoter. Lorsque la tension de batterie détectée atteint un niveau prédéterminé, un microcontrôleur réduit le signal PWM à un niveau de maintien et la LED verte 92 est commandée de façon à fournir un signal lumineux en apparence continu. Comme on peut le noter, le relais 83 est dans l'état fermé pendant la charge et le maintien de la batterie. Si le microprocesseur 51 détecte une batterie défectueuse, cela se traduisant par un courant de charge ou par une tension de batterie excessif, c'est-à-dire dépassant un seuil prédéterminé, la batterie est retirée du circuit par commande du circuit disjoncteur 45 en circuit ouvert. De façon avantageuse, le microprocesseur peut périodiquement reconnecter la batterie 37 pour déterminer si le problème persiste. Si cela est le cas, la batterie peut être retirée de façon persistante par le relais disjoncteur 83. Pendant que le problème détecté se poursuit, la LED rouge 91 est activée et le vibreur 85 est facultativement déclenché. Lorsque le circuit de charge et de commande 39 est dans l'état de charge ou de maintien et en cas de coupure secteur conduisant au fait que l'alimentation électrique 17 ne produit plus de courant continu, un courant commence à passer depuis la batterie 37, via la diode 43 et le conducteur 33 vers le dispositif d'actionnement 11 du mouvement de barrière. Cette transition est automatique et est effectuée sans qu'il soit nécessaire que le microprocesseur 51 fournisse une commande. La LED jaune 93 est activée lorsque du courant est prélevé sur la batterie 37, cela se manifestant par une tension plus faible sur le conducteur 33 que sur le conducteur 47. Si le courant du secteur est rétabli pour alimenter le dispositif d'actionnement de mouvement de barrière 11, la tension sur le conducteur 33 s'élève et le microprocesseur 51 désactive la LED jaune 93 et passe de nouveau dans le mode de charge. Lorsque le courant du secteur reste interrompu et lorsque le dispositif d'actionnement de mouvement de barrière 11 produit un mouvement de la barrière, l'augmentation du courant de batterie est détectée et le vibreur est actionné de façon à avertir l'utilisateur par un signal audible du fait que l'alimentation sur batterie commande les opérations en cours. En variante, le vibreur peut être activé de façon intermittente pendant la totalité du temps pendant lequel le système est alimenté sur batterie, mais cela est souvent considéré comme gênant. Pendant un fonctionnement sur l'alimentation de secours, la tension de batterie est comparée à un seuil d'Abaissement de Tension et, si la tension de batterie s'abaisse en dessous de celui-ci, la LED jaune 93 est allumée de façon clignotante et le vibreur 85 est facultativement activé. Enfin, si la tension de batterie s'abaisse à un seuil de Batterie Déchargée, le dispositif disjoncteur 45 est ouvert pour protéger les batteries d'une décharge excessive. Le rétablissement du courant du secteur ramène automatiquement le dispositif décrit dans l'état de charge. Plusieurs mécanismes de protection de l'utilisateur sont intégrés au fonctionnement du système. Par exemple, si les parties formant fiche 32a et 32b sont séparées et si les conducteurs 31 et 25 sont court-circuités, le courant sera limité à une faible valeur par la résistance non linéaire 29. Par ailleurs, lorsqu'un débranchement se produit, aucun courant de charge ou de décharge n'est détecté par le microprocesseur 51. Lorsque cela se produit, le relais 83 est ouvert pour qu'aucun courant de batterie ne soit présent entre les conducteurs 33 et 35 afin qu'une connexion incorrecte des conducteurs 33 et 35 n'ait aucun effet défavorable. REVENDICATIONS 1. Appareil d'alimentation de secours (17) destiné à être utilisé avec un dispositif d'actionnement de mouvement de barrière (11), comprenant: une batterie (37) ayant des première et seconde bornes; des premier et second connecteurs de secours (47, 49) pour recevoir une tension d'entrée continue du dispositif d'actionnement de mouvement de barrière (11) entre ceux-ci pendant le fonctionnement normal du dispositif de commande de mouvement de barrière (11) ; un trajet de conduction (21) connectant le second connecteur de secours à la seconde borne de la batterie (37) ; un circuit de charge de batterie (41) connectant le premier connecteur d'entrée à la première borne de la batterie pour charger la batterie (37) lorsque la tension d'entrée continue dépasse un seuil prédéterminé ; et un dispositif d'isolation unidirectionnel (43) connectant la première borne de la batterie au premier connecteur de secours. 2. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, comprenant un dispositif de signalisation audible (95). 3. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 2, comprenant un appareil (39) pour activer le dispositif de signalisation audible (95) en réponse au passage d'un courant de la batterie (37) vers le premier connecteur de secours via le dispositif d'isolation unidirectionnel (43). 4. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, comprenant un ou plusieurs dispositifs de signalisation visuelle (91, 92, 93). 5. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de charge de batterie (41) comprend des circuits de limitation du courant appliqué à la première borne de la batterie. 6. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 5, dans lequel les circuits de limitation limitent le courant à une valeur inférieure au niveau maximum attendu en provenance du dispositif d'actionnement de mouvement de barrière (11). 7. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, comprenant des circuits disjoncteurs (45) pour déconnecter la première borne de la batterie du dispositif d'isolation unidirectionnel (43). 8. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, comprenant des circuits disjoncteurs (45) pour déconnecter la première borne de la batterie du circuit de charge de batterie (41). 9. Appareil d'alimentation de secours (17) selon la revendication 1, comprenant des circuits (51) destinés à déconnecter sélectivement la première borne de la batterie du premier connecteur de secours lorsque le premier connecteur de secours est déconnecté de la tension d'entrée continue.