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Commande volets roulants 001
Dernière mise à jour : 10/06/2018Présentation
Le circuit présenté ici est un système de commande pour volets roulants motorisés.
Il dispose de deux boutons, un pour la montée du volet et l'autre pour sa descente. La commande du moteur du volet s'opère par les contacts de deux relais "de puissance" indépendants (un pour la montée et l'autre pour la descente), ce qui devrait permettre de s'adapter à moult situations. Les caractéristiques du système de commande sont les suivantes :
- L'appui sur le bouton Montée provoque l'activation du relais Montée pendant une durée déterminée par l'utilisateur. Au bout de la temporisation, le relais Montée décolle. Un nouvel appui sur le bouton Montée avant la fin de la temporisation abbrège cette dernière et le relais Montée décolle.
- L'appui sur le bouton Descente provoque l'activation du relais Descente pendant une durée déterminée par l'utilisateur. Au bout de la temporisation, le relais Descente décolle. Un nouvel appui sur le bouton Descente avant la fin de la temporisation abbrège cette dernière et le relais Descente décolle.
- L'appui sur le bouton Descente alors que le volet est en train de monter, fait décoller le relais Montée et active la temporisation du relais Descente.
- L'appui sur le bouton Montée alors que le volet est en train de descendre, fait décoller le relais Descente et active la temporisation du relais Montée.
Avertissements
Le circuit décrit ici ne comporte pas de mesure de protection contre les surintensités du moteur du volet. On part sur le principe que les interrupteurs de fin de course (qui détectent la fin de la montée ou de la descente du volet) sont en bon état de fonctionnement. Ceci dit, ce point est abordé et une piste est proposée pour l'ajout d'un tel système de protection.Fonctionnement d'un volet roulant motorisé
Le moteur d'un volet roulant peut être de type "courant continu" (par exemple 24 Vdc) ou de type "courant alternatif" (par exemple 230 Vac).- Cas du moteur à courant continu : on a deux fils qui arrivent au moteur, et selon le sens de branchement de la source de tension continue, le moteur tourne dans un sens ou dans l'autre.
- Cas du moteur à courant alternatif : on a trois fils qui arrivent au moteur : un fil commun, un fil pour la montée et un fil pour la descente. En fait on trouve aussi un quatrième fil de protection, relié à la carcasse du moteur et à connecter à la terre (conducteur de protection des personnes, vous avez déjà du en entendre parler).
L'utilisation de relais facilite la mise en oeuvre de commande "complexes" issues d'un système centralisé (domotique par exemple) et/ou avec des émetteurs récepteurs (télécommandes) filaires ou HF. Dans le schéma C ci-avant, les deux relais RL1 et RL2 sont commandés par de simples boutons poussoir, mais leur activation peut tout aussi bien s'effectuer par des transistors ou des circuits intégrés aptes au travail (ULN2803 par exemple). Bien entendu, vous trouverez sûrement plus élégant de remplacer les vieux relais électromécaniques tout moches et pas à la mode par de bons transistors MOSFET qui brillent même sans soleil. Et vous aurez raison (il en faut juste quatre pour disposer d'un pont en H propice aux inversions de polarité au niveau du moteur). Le schéma que je propose met en oeuvre des relais de type double inverseurs (DPDT). Mais pourquoi diable ? Je vous laisse cogiter... Indice : 24 V et 230 V.
Dans le cas des moteurs à courant alternatif à [trois + un] fils, la commande est encore plus simple puisqu'on peut se contenter d'un simple inverseur momentané qui revient en position centrale quand on le relâche.
Juste à titre d'information, câbles de section 1,2 mm2 et protection 10 A individuelle requis pour ce genre de moteur...
Schéma
Nous voici donc arrivé au schéma de la chose. A gauche, les boutons de commande de montée et de descente. A
droite, les relais de montée et de descente (quoi, des relais ?). Entre les deux, des bouts
de fils judicieusement placés. Et quelques composants aussi, pour que les fils se sentent moins seuls.
Fonctionnement général
Le circuit est composé de deux blocs (sous-ensembles) de gestion identiques et "couplés". Un premier bloc pour la commande de la montée et un second pour la commande de la descente (le schéma peut être coupé en deux dans le sens vertical, moitié haute pour la commande de montée et moitié basse pour la commande de descente). Chaque bloc est composé d'un monostable CD4538 et d'une bascule D (CD4013), mariés pour le meilleur et pour le pire à une porte NAND CD4011. Le monostable sert pour la fonction de temporisateur, et la bascule D pour l'éventuel arrêt prématuré de la temporisation. Un premier appui sur un bouton poussoir (disons celui de montée) provoque le démarrage de la temporisation et place la bascule D dans un état tel que la porte NAND qui fait suite est d'accord pour laisser passer la commande. Un nouvel appui sur le même bouton fait passer la bascule dans l'autre état, et la porte NAND n'a plus ce qu'il faut sur ses entrées pour laisser passer la commande. Tout s'arrête donc. L'appui sur un des deux boutons poussoir provoque toujours systématiquement l'arrêt de la temporisation de l'autre bord, si elle était active.Descriptif détaillé
Considérons le système à l'état de repos, juste après sa mise sous tension. Les deux monostables U2:A et U2:B présentent un état logique bas sur leur sortie respective Q. Notons dès à présent que la remise à zéro des monostables s'opèrent avec un état logique bas, aussi ne soyez pas surpris du drôle de montage avec les diodes D1 à D4. Ces diodes sont montées de telles sorte qu'on peut amener un état bas de plusieurs façons :- soit par le biais des portes logiques U1:A et U1:B,
- soit par le biais d'une cellule de remise à zéro générale constituée de R10 et C6 qui n'agit qu'au moment de la mise sous tension (une fois C6 chargé, les diodes D2 et D4 sont bloquées).
Nous sommes toujours au repos, les entrées des monostables (+T, broches 4 et 12) et des bascules D (CLK, broches 3 et 11) sont à l'état logique bas. A la mise sous tension, les bascules D ont été remises automatiquement à zéro par les cellules R1/C1 et R2/C2 qui vont de pair avec les boutons poussoir. Les sortie Q des monostables (broches 6 et 10) ainsi que les sorties Q des bascules D (broches 1 et 13) sont donc toutes à l'état bas. Les portes NAND U1:C et U1:D qui font suite présentent pour cette raison, un état logique haut sur leurs sorties (broches 10 et 11). Pour que ces sorties passent à l'état bas et puissent commander les transistors et relais qui assurent la continuité de service, il faut que les deux entrées des portes NAND U1:C et U1:D soient à l'état logique haut. Cette situation se retrouve quand on appuie une fois sur un des poussoirs. Appuyons donc sur le bouton de montée (SW2/UP) pour voir ce qui se passe. A cet instant, l'entrée du monostable U2:A est activée et le monostable est déclanché : sa sortie Q passe à l'état haut. En même temps, l'entrée de la bascule D U3:A est activée, sa sortie Q passe elle aussi à l'état haut. Les deux entrées de la porte NAND U1:C passe ainsi à l'état haut et sa sortie à l'état bas, et hop ! activation du relais Montée grâce au transistor Q1. Au bout de la période de temporisation, la sortie du monostable repasse à l'état bas et la porte NAND se "désactive" (sa sortie repasse à l'état haut - rappelez-vous que c'est une porte NAND). Si avant la fin de la temporisation on appuie une nouvelle fois sur le bouton de montée SW2/UP, la sortie Q de la bascule D U3:A repasse à létat bas et la NAND, là encore, n'a plus rien à fournir de bon au transistor Q1. Si, toujours durant la période de temporisation on appuie sur le bouton "opposé" (bouton de descente pour rester dans l'exemple en cours), alors le monostable de montée est instantanément désactivé, grâce à la porte NAND UA:1 et à la diode D1. Les deux blocs Montée et Descente fonctionnent rigoureusement de la même façon, de sorte qu'à aucun moment on ne peut avoir les deux commandes Montée et Descente activée en même temps.
Modification durée temporisations : la durée de temporisation T de la montée est fixée par les composants R3 et C3. Celle de la descente est fixée par les composants R4 et C4. Pour les deux, la formule est la même :
T = Rx * Cx (T en secondes, Rx en ohms et Cx en Farads)
Avec les valeurs spécifiées sur le schéma, la durée de temporisation T est :
T = 470 kO * 10 uF = 4,7 secondes
Pour diminuer ou augmenter la durée de temporisation de montée ou de descente, il suffit de diminuer ou d'aumenter la valeur de R3 et/ou C3 (montée) ou R4 et/ou C4 (descente). Par exemple avec 220 kO et 10 uF, la temporisation vaudra 2,2 secondes. Avec 47 uF et 470 kO, la temporisation vaudra 22 secondes.
Alimentation
L'alimentation s'effectue sous 12 V. Les circuits intégrés utilisés ici sont de la famille CMOS et peuvent fonctionner sous une tension comprise entre 3 V et 15 V. Pour alimenter le circuit sous une tension de 24 V, il convient d'ajouter un régulateur de tension pour protéger les circuits intégrés (par exemple un LM7812). Dans tous les cas, prévoyez une cellule de découplage efficace pour l'électronique de commande (diode 1N4007 ou résistance 10 ohms + condo 100 uF), afin de limiter le risque de voir remonter vers elle des parasites gênants (perturbateurs) lors de la commutation des relais. Les CMOS sont chatouilleux et font parfois des choses qu'on ne leur demande pas de vive voix...Relais
Les relais sont des modèles 12 V et conviennent pour la tension d'alimentation de 12 V choisie ici. Dans le cas où le circuit est alimenté en 24 V (avec régulateur de tension 12 V), alors les relais peuvent être des modèles 12 V (câblés après abaissement tension) ou 24 V (câblés avant abaissement tension). Je ne propose aucun type de relais, car ceux que vous devez utiliser dépendent des caractéristiques électriques du moteur du volet. Rappelez-vous simplement qu'un moteur, quand il démarre ou quand on le force un peu (il faut penser à un interrupteur de fin de course qui peut tomber malade) demande plus que son courant nominal (celui en régime normal de fonctionnement). Ainsi, un moteur qui consomme quelques centaines de mA en régime établi peut tout à fait provoquer un appel de courant dont la valeur au démarrage est largement supérieure, et cela est normal. Il faut dimensionner les relais pour tenir compte des valeurs de courant max prévisibles.Protection surintensité moteur volet
Aucun circuit de protection n'est prévu ici, mais il n'est pas difficile d'en ajouter un. Vous pouvez pour cela ajouter une résistance de puissance de faible valeur en série avec le fil d'alimentation qui arrive au moteur et comparer la tension aux bornes de la résistance, qui est le reflet du courant qui y circule. Par exemple, s'arranger pour disposer d'une tension de plus de 0,6 V pour le courant qu'on se fixe comme limite : si par exemple la protection doit agir à partir de 6 A, une résistance deR = 0,6 / 6 = 0,1 ohm conviendra (modèle 5 W)
Si la valeur de la tension aux bornes de cette résistance dépasse pendant un certain temps le seuil considéré comme dangereux, alors il suffit de provoquer le reset forcé des deux monostables. Ca tombe bien, les entrées reset peuvent recevoir autant de diodes additionnelles que désirée (une seule suffira en plus des deux présentes sur chaque entrée de RAZ).
Important : cette façon de faire est autorisée pour un moteur 24 Vdc. Pour un moteur 230 Vac, il convient de prendre des précautions autres. Pour une piste, voir page Prise asservie 001.
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
10/06/2018- Ajout précisions concernant l'ajustage éventuel des durées de temporisation pour montée et descente.
03/02/2013
- Première mise à disposition.