Procedimiento de análisis del funcionamiento de un actuador electromecánico para el accionamiento motorizado de una pantalla y actuador para su aplicación.

Procedimiento de funcionamiento de un actuador (1) de accionamiento de un elemento móvil (52) que comprende un motor (10) de tipo asíncrono o de tipo brushless o que comprende un motor asociado a un freno diferencial (20),

y que comprende un reductor (30) parcialmente irreversible, comprendiendo el procedimiento una etapa de establecimiento de una medida de un parámetro de funcionamiento (ΔEV) del actuador y una etapa de utilización de esta medida para determinar si el actuador conduce al elemento móvil o si al actuador lo conduce el elemento móvil, caracterizado porque el procedimiento comprende una etapa de aplicación de una primera lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo, o una etapa de aplicación de una segunda lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo, según si el actuador conduce al elemento móvil o si al actuador lo conduce el elemento móvil.

Procedimiento de análisis del funcionamiento de un actuador electromecánico para el accionamiento motorizado de una pantalla y actuador para su aplicación.

La invención se refiere a un actuador que comprende un motor eléctrico que se utiliza para el accionamiento de un elemento móvil de cierre, de ocultación, de protección solar o de pantalla en un edificio. La invención resulta especialmente útil cuando se desea regular, a partir del comportamiento del motor, las acciones sobre un elemento móvil sometido a los efectos de la gravedad, por ejemplo que presenta unos desplazamientos entre una posición extrema inferior y una posición extrema superior provocados por los movimientos giratorios del motor.

Algunos actuadores destinados a instalarse en los edificios y destinados para el accionamiento de elementos de cierre, de ocultación, de protección solar o de pantalla (como, por ejemplo, persianas enrollables, puertas, portillos o toldos) comprenden un motor de inducción (o motor asíncrono) monofásico con condensador permanente. La invención también se puede aplicar a aquellos actuadores que comprenden un motor de inducción de tipo trifásico, o también a aquellos actuadores que comprende un motor de corriente continua con colector o sin escobillas (BLDC) .

Un reductor está asociado al motor en el actuador. Este reductor es parcialmente irreversible; es decir que tiene un rendimiento diferente según si es el árbol primario el que acciona al árbol secundario o si es el árbol secundario el que acciona al árbol primario, siendo en general inferior el rendimiento cuando es el árbol secundario el que acciona al árbol primario.

Estos actuadores se alimentan por corriente alterna, por ejemplo 230 V 50 Hz, o por una fuente continua.

Están provistos de un freno de inmovilización que garantiza el bloqueo del actuador cuando el motor no está activado. La función del freno es esencial, en particular en materia de seguridad. Se debe activar por defecto, y oponerse al par de accionamiento provocado por la gravedad sobre el elemento móvil, pudiendo variar este mismo par según la posición del elemento móvil, en particular si este es enrollable, por ejemplo una persiana enrollable.

El freno se desactiva a menudo por el flujo magnético del estator del motor cuando se trata de un motor de inducción, pero es habitual que se utilicen otros tipos de frenos: freno electromagnético, freno de histéresis, freno centrífugo, freno con rampa… El uso de estos frenos de rampa, también llamados « frenos diferenciales » o « frenos con transmisión de par » resulta especialmente interesante para sustituir los frenos electromagnéticos, los frenos activados por el flujo de estator o los frenos de histéresis. Estos frenos diferenciales los ha estudiado en particular la solicitante con el fin de evitar que la acción del freno oculte de manera importante la medición indirecta del par que ejerce la carga sobre el actuador cuando se mide de hecho el par suministrado por el motor.

Sin embargo, sea cual sea el tipo de freno utilizado, existe un problema que se deriva de la irreversibilidad parcial del reductor: para una variación dada del par de carga al nivel de la salida del actuador, la variación de par motor es diferente según si el actuador funciona en carga conducida o en carga conductora.

Ahora bien, tal y como se ha demostrado en la técnica anterior, el funcionamiento en carga conducida o en carga conductora no depende de manera simple del sentido de giro del motor. En el caso de una persiana enrollable o similar, controlada desde la posición cerrada a partir de una posición completamente enrollada, el motor debe en primer lugar ejercer un par motor para empujar las láminas al inicio del desenrollamiento, a continuación ejerce un par de resistencia (el motor funciona entonces como un generador) cuando la masa desenrollada es suficiente como para que su peso supere la acción de los rozamientos mecánicos. Del mismo modo, en el caso de una puerta de garaje oscilante es necesario, en primer lugar, empujar en la parte sustancialmente horizontal de la trayectoria, y luego sujetar en la parte sustancialmente vertical de esta trayectoria.

En el caso del uso de un freno diferencial, la situación es incluso peor, ya que el motor funciona siempre como motor, sea la carga conductora o conducida: cómo identificar entonces el estado de la carga?

Incluso aunque se utilice un freno diferencial, la identificación de una situación de carga conductora o de carga conducida plantea problemas, puesto que no se usa únicamente un motor de corriente continua con imanes y colector que permite esta identificación mediante la simple medición del sentido de la corriente.

En el caso de que un reductor esté presente, y cuanto más bajo es su rendimiento (por ejemplo inferior al 80 %) , las pérdidas en el reductor bastan para impedir esta detección fina: es, en efecto, necesario que la carga sea no solo conductora, sino que además esta proporcione una potencia superior a las pérdidas en el reductor para provocar la inversión del sentido de la corriente. Este efecto es más pronunciado cuando el reductor presenta un carácter irreversible, es decir un mal rendimiento cuando lo acciona la carga.

En el caso de utilizar un motor con conmutación electrónica (MCE) , por ejemplo un motor de tipo brushless (BLCD) , las pérdidas en el dispositivo de alimentación también son tales que están muy por encima del paso en una situación de carga conductora lo que se traduce en una transferencia inversa de potencia y en la necesidad de evacuar esta potencia al nivel del motor.

Numerosos dispositivos de la técnica anterior prevén modificar el par que proporciona un motor o modificar la sensibilidad de detección de un dispositivo de detección de obstáculos en función de la posición del elemento móvil en su trayectoria, como en la patente US 6 741 052. Esto obliga a unos ajustes por parte del instalador, de lo que se deriva una pérdida de tiempo, sin garantizar sin embargo que este ajuste es óptimo. Otros documentos prevén una detección de fuerza de acuerdo con dos técnicas diferentes para validar el resultado de una detección, como en la patente US 6 940 240. Otra solución descrita en la patente US 6 870 334 permite una actualización permanente de los umbrales de detección, pero requiere la presencia de un auténtico sensor de fuerza en el elemento móvil.

La invención prevé resolver estos inconvenientes. Esta se aplica a todos los dispositivos mencionados y especialmente en el caso en el que el freno es de tipo diferencial.

El documento EP 1 530 284 describe un procedimiento de control de la velocidad de un motor de corriente continua sin otro freno que un cortocircuito del inducido. En este procedimiento, se detecta de manera permanente la velocidad del motor midiendo la tensión en sus terminales y se acelera el motor o se frena en función de una comparación entre la tensión medida en los terminales del motor y la tensión en los terminales del generador de potencia. El frenado del motor se obtiene cortocircuitando el inducido del motor mientras el motor ya no está activado. La comparación de la tensión en los terminales del inducido del motor con los terminales del generador permite, por lo tanto, dos modos de alimentación del motor según si este funciona como motor o si funciona como generador. Pero el funcionamiento real como generador del motor únicamente se corresponde con el funcionamiento de carga conductora en el caso ideal en el que no existen pérdidas de potencia, en particular en un reductor. Dicho de otro modo, este procedimiento de control de velocidad conduce a una velocidad regulada manifiestamente superior a la velocidad en vacío.

El documento FR 2 898 994 describe un procedimiento de detección de obstáculo que tiene en cuenta el tipo de obstáculo. En este procedimiento, el valor límite de par que no hay que superar puede depender de la posición de la pantalla.

El documento FR 2 849 300 describe un procedimiento de medición del par de un motor asíncrono a partir de la tensión del condensador de desfase.

El objetivo de la invención es ofrecer un procedimiento de análisis del estado de funcionamiento de un actuador evitando los inconvenientes mencionados con anterioridad y mejorando los procedimientos de funcionamiento conocidos de la técnica anterior. En particular, la invención propone un procedimiento simple para determinar si una carga conectada a un actuador es conducida o conductora. La invención propone, además un procedimiento de funcionamiento de un actuador que aplica dicho procedimiento de análisis.

La invención también propone un procedimiento de aprendizaje de un actuador que aplica... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de funcionamiento de un actuador (1) de accionamiento de un elemento móvil (52) que comprende un motor (10) de tipo asíncrono o de tipo brushless o que comprende un motor asociado a un freno diferencial (20) , y que comprende un reductor (30) parcialmente irreversible, comprendiendo el procedimiento una etapa de establecimiento de una medida de un parámetro de funcionamiento (ΔEV) del actuador y una etapa de utilización de esta medida para determinar si el actuador conduce al elemento móvil o si al actuador lo conduce el elemento móvil, caracterizado porque el procedimiento comprende una etapa de aplicación de una primera lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo, o una etapa de aplicación de una segunda lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo, según si el actuador conduce al elemento móvil o si al actuador lo conduce el elemento móvil.

2. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende una etapa preliminar de determinación de un primer valor umbral del parámetro y porque la etapa de utilización de la medida comprende una comparación de la medida con el primer valor umbral.

3. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque el primer valor umbral es el valor del parámetro cuando el actuador funciona en vacío.

4. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 2 o 3 caracterizado porque la etapa preliminar de determinación comprende un encadenamiento de dos movimientos de accionamiento del elemento móvil en dos sentidos opuestos, dos mediciones del parámetro de accionamiento, una en cada uno de los sentidos de funcionamiento, y un establecimiento del primer valor umbral a partir de las dos mediciones.

5. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque la etapa de establecimiento del primer valor umbral comprende una operación de cálculo de una media de las dos mediciones del parámetro de funcionamiento.

6. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el parámetro es la velocidad de giro del motor o la corriente de alimentación del motor o, en el caso de un motor de inducción, la tensión del condensador de desfase del motor o, en el caso de un motor de conmutación electrónica, la corriente media absorbida por el circuito de alimentación del motor.

7. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una etapa de análisis del funcionamiento del actuador que comprende:

-una fase preliminar de determinación de un segundo valor umbral de un parámetro de funcionamiento del actuador; y

-una fase preliminar de determinación de un tercer valor umbral del parámetro, superior al segundo valor umbral,

y porque la primera lógica de determinación de los finales de carrera o de un obstáculo se aplica desde el momento en que el valor del parámetro se vuelve superior al tercer valor umbral y mientras este siga siendo superior al segundo valor, y la segunda lógica de determinación de los finales de carrera o de un obstáculo se aplica desde el momento en que el valor del parámetro se vuelve inferior al segundo valor umbral y mientras siga siendo inferior al tercer valor.

8. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en la primera lógica de determinación de los finales de carrera o de un obstáculo, se detecta un final de carrera o un obstáculo mediante la superación de un cuarto valor umbral y porque, en una segunda lógica de determinación de los finales de carrera o de un obstáculo, se detecta un final de carrera o un obstáculo mediante la superación de un quinto valor umbral.

9. Procedimiento de funcionamiento de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque la relación de los valores umbral cuarto y quinto es al menos sustancialmente igual al producto de los rendimientos directo e inverso del reductor del actuador.

10. Procedimiento de aprendizaje de un actuador de accionamiento de un elemento móvil caracterizado porque comprende la aplicación del procedimiento de funcionamiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 en:

-una etapa de registro de las posiciones en las que el actuador conduce al elemento móvil y de las posiciones en las que al actuador lo conduce el elemento móvil; y/o

-una etapa de detección automática del tipo de elemento móvil a partir de un punto de paso de carga conducida a carga conductora; y/o

-una etapa de determinación del sentido de desplazamiento del elemento móvil.

11. Procedimiento de aprendizaje de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado porque la etapa de identificación del sentido de desplazamiento del elemento móvil permite la relación de correspondencia automática de un sentido de giro del motor (Sentido 1 o Sentido 2) con una orden de control de movimiento (Subida o Bajada) enviada al actuador.

12. Actuador electromecánico (1) para el accionamiento de un elemento móvil que comprende unos medios materiales y de software para aplicar un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo los medios un bloque de control, un motor (10) , un freno diferencial (20) , un reductor (30) y unos medios de estimación o de medición de par (63) y que permite analizar las variaciones de par motor y actuar sobre el control del motor y permitiendo el bloque de control que el actuador reaccione de forma diferente según el valor de un parámetro, presentando el actuador un primer funcionamiento controlado por un primer módulo de software que aplica una primera lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo cuando la carga a la cual está vinculado el actuador es conducida y que presenta un segundo funcionamiento controlado por un segundo módulo de software que aplica una segunda lógica de determinación de un final de carrera o de un obstáculo cuando la carga a la cual está vinculado el actuador es conductora.

13. Actuador de acuerdo con la reivindicación anterior caracterizado porque los medios materiales y de software comprenden una memoria (POS) de registro de las posiciones del actuador en las que la carga es conductora y de las posiciones del actuador en las que la carga es conducida.