"Procédé d'utilisation d'un dispositif de sécurité pour ascenseurs"
La présente invention est relative à un dispositif de sécurité susceptible d'équiper les ascenseurs. En cas d'incident, de coupure générale du secteur, de coupure de 1'alimentation du tableau de manoeuvre ou de coupure de l'alimentation du frein, l'ascenseur peut se trouver bloqué entre deux étages. Afin d'être libérés, les usagers doivent alors utiliser une sonnerie ou un"interphone pour prévenir les gardiens, le personnel affecté à 1'entretien des ascenseurs ou les pompiers.
Ces interventions n'étant pas immédiates, il est donc fréquent que les usagers restent bloqués dans l'ascenseur pendant des durées plus ou moins longues pouvant atteindre plusieurs heures, voire même la journée, dans certains cas. La présente invention protège les usagers contre ce type de panne par l'intermédiaire d'un procédé et de son dispositif de mise en oeuvre automatique et entièrement autonome qui ramènent la cabine d'ascenseur à 1'étage en choisissant le sens de la marche le plus favorable vis à vis du contre-poids. L'état de la technique peut être défini par de nombreux documents.
Parmi les plus intéressants , le document WO-A-87/07587 a pour objet un dispositif de sécurité pour une cabine d 'ascenseur suspendue à des câbles de levage qu 'actionne le tambour d 'un treuil entraîné par un moteur électrique principal , qui comporte un volant d 'inertie. Ce dispositif de sécurité est remarquable en
ce qu 'un disque électromagnétique est positionné en face du volant d 'inertie et ce, sans le toucher.
Dans ce mode de réalisation, le fonctionnement de l'ascenseur est assuré.par un disque électro-magnétique commandé par un moteur annexe qui s'aimante sur le volant d'inertie du treuil en cas de panne.
Le document ϋS-A-3.902.573 concerne un système de commande d 'urgence pour ascenseur qui est mis en oeuvre automatiquement dès qu 'un défaut de puissance des conditions de basse tension, une perte de phase ou autres afin d 'amener la cabine de l 'ascenseur à un étage prédéterminé et d 'ouvrir ensuite les portes de la cabine ou de les garder ouvertes le temps nécessaire aux passagers de quitter l ' ascenseur. Pour cela, le système comprend une batterie maintenue en charge quand l ' ascenseur est en condition normale de fonctionnement. Dans le cas où il y a un problème électrique, le système commute automatiquement la puissance fournie par la batterie vers des contrôles appropriés présents au niveau du système de commande de l 'ascenseur, afin que la cabine d 'ascenseur bouge automatiquement vers un étage prédéterminé où les passagers seront libérés comme décrit ci-dessus.
Ce système est essentiellement appliqué à un ascenseur hydraulique ; il permet la descente à 1'étage inférieur par simple alimentation de la vanne de descente du circuit hydraulique. Lorsque le système est appliqué à un ascenseur électrique, il fonctionne à fréquence fixe sans optimisation automatique de la fréquence d'alimentation du moteur.
Le document WO-A-88/06817 propose un système de commande pour un moteur électrique qui comprend un détecteur , coopérant avec un circuit absorbeur d 'énergie, pour contrôler et détecter des conditions anormales de fonctionnement. Le circuit de commande est sensible à la détection d 'une anomalie dans le circuit absorbeur d 'énergie pour commander un onduleur à sûreté intégré.
Ce dispositif permet de contrôler la dérive du treuil de l'ascenseur. Ainsi, il permet de mesurer l'énergie consommée ou fournie par le moteur lors des phases d'accélération et de décélération. Si le moteur vient à dériver, le dispositif contrôle la puissance du signal triphasé transmis au moteur via l'onduleur. Si le circuit absorbeur d'énergie est traversé par un courant trop important, un fusible se détruit. Suite à ce phénomène,
l'unité centrale réalise alors une manoeuvre de secours, ce qui est normal puisque le moteur est sensé dériver. Mais cette manoeuvre n'est possible que si l'onduleur est alimenté en tension continue par le redresseur, lui-même alimenté par le signal triphasé du réseau. Il est alors évident que si le réseau triphasé se coupe, le circuit absorbeur d'énergie n'est plus alimenté, l'unité centrale considère que le moteur dérive et effectue une manoeuvre de secours afin de contrôler la vitesse du moteur. Mais l'onduleur n'étant plus alimenté en tension continue, il lui est impossible de piloter le moteur, l'ascenseur se trouve bloqué.
Ce système fonctionne en permanence en présence de la tension secteur afin de contrôler la vitesse du moteur. Ce n'est pas un système de sécurité en cas de coupure de courant, car dans ce cas là, il lui est impossible de piloter le treuil. Le document GB-A-2.194.360 a trait à un détecteur de position de la cabine d 'un ascenseur hydraulique ; celui-ci mesurant la durée d'une panne de secteur, les variations de position en montée et en descente de la cabine d ' ascenseur durant la panne de secteur sont calculées et la position de la cabine, qui a été détectée juste après la panne de secteur, est corrigée. Durant des opérations normales , une mémoire vive compte des impulsions provenant d 'un générateur, ' pour déterminer la position de la cabine. Si une panne intervient, un circuit d 'alimentation de la batterie génère et compte des impulsions durant la panne et à la fin de la panne, la mémoire vive calcule une correction de position lors de la durée mesurée.
Ce dispositif fonctionne sur un ascenseur hydraulique et utilise un microprocesseur dans le but de repérer la position où il doit ramener la cabine après la défaillance. Le moteur commande la pompe du système hydraulique et non pas un treuil déplaçant une cabine.
A la pointe de la technologie, la présente invention est entièrement gérée par calculateur ou unité centrale, ce qui rend le dispositif de sécurité très fiable. Il est alimenté par des batteries maintenues en charge. Il rentre en service dès la détection d'un défaut électrique. L'unité centrale fixe automatiquement, sans aucun réglage manuel, le point de fonctionnement optimal pour l'ascenseur.
On entend par point de fonctionnement optimal pour un moteur
électrique d'ascenseur, une vitesse de déplacement telle que le couple soit très important et très stable de façon à éviter les à-coups lors de la manoeuvre.
Le dispositif de sécurité s'adapte au type de moteur et génère le signal électrique nécessaire à la manoeuvre du treuil, ramène la cabine à 1'étage par détection de la position de ladite cabine, puis ouvre les portes afin de libérer les occupants. Par des méthodes de conversions numériques et analogiques, 1'unité centrale contrôle les signaux issus des interfaces, en vue de stabiliser le point de fonctionnement.
A cet effet, la présente invention propose un procédé d'utilisation d'un dispositif de sécurité pour un ascenseur du type utilisant une cabine actionnée par un moteur électrique, le dispositif de sécurité utilisant au moins une batterie électrique lors d'une panne électrique. Le procédé est caractérisé par le fait qu'il utilise une unité centrale intégrée au dispositif de sécurité pour réaliser :
- un balayage en fréquences, au niveau de l'alimentation en courant électrique du moteur électrique, pour repérer la fréquence adéquate précise générant le courant le plus fort et le plus stable de la part de la batterie électrique, alimentant en secours ledit moteur électrique, et
- une mise en mémoire du point de fonctionnement optimal du moteur électrique, calculé à partir des données reçues suite au balayage correspondant au courant le plus fort et le plus stable. La recherche du point de fonctionnement optimal du moteur électrique est réalisée par l'intermédiaire d'un programme informatique et de convertisseurs numérique-analogique et analogique-numérique. Au moins un frein est en position de blocage du moteur électrique actionnant le mouvement de la cabine lors de la mise en oeuvre du procédé, ce qui élimine les contraintes extérieures.
Le fonctionnement de 1'unité centrale lors du balayage en fréquences et de la mise en mémoire du point de fonctionnement optimal s'effectue à la mise en place dudit dispositif de sécurité, ce qui constitue une initialisation.
L'initialisation du dispositif de sécurité consiste à :
- isoler l'ascenseur du tableau de manoeuvre dudit ascenseur,
- bloquer le moteur électrique actionnant le mouvement de la
cabine , effectuer un balayage en fréquences au niveau de l'alimentation du moteur électrique,
- repérer la fréquence adéquate pour générer le courant le plus fort et le plus stable provenant de la batterie en direction du moteur, et
- mémoriser le point de fonctionnement optimal dans la mémoire non volatile du dispositif de sécurité.
Dans un second procédé d'utilisationn, le fonctionnement de l'unité centrale lors du balayage en fréquences et de la mise en mémoire du point de fonctionnement optimal s'effectue dès qu'une panne électrique est repérée ce qui constitue un calcul au cas par cas. Le calcul au cas par cas du point de fonctionnement optimal consiste à :
- détecter une panne électrique au niveau de l'ascenseur,
- isoler l'ascenseur du tableau de manoeuvre dudit ascenseur,
- bloquer le moteur électrique actionnant le mouvement de la cabine, effectuer un balayage en fréquences au niveau de l'alimentation du moteur électrique,
- repérer la fréquence adéquate pour générer le courant le plus fort et le plus stable provenant de la batterie en direction du moteur, et
- mémoriser le point de fonctionnement optimal dans la mémoire du dispositif de sécurité.
Le dispositif de sécurité permettant la mise en oeuvre du procédé de recherche du point de fonctionnement optimal du moteur électrique est caractérisé par le fait que 1'unité centrale coopère avec :
- un onduleur d'alimentation en courant des éléments de manoeuvre du moteur, freins, portes ou autres, et
- une mémoire pour stocker des valeurs calculées. Les moyens de détection sont constitués de capteurs de détection de la position de la cabine, et d'un détecteur de défaut, défaut dû à une panne du tableau de manoeuvre de l'ascenseur ou à une coupure de courant, le tout étant relié à 1'unité centrale.
L'onduleur, qui actionne le moteur, le ou les freins, les portes de la cabine et/ou autres, coopère avec un contrôleur de puissance des alimentations sur le treuil, le ou les freins, les portes de la cabine et/ou autres, l'ensemble étant commandé par 1'unité centrale.
Le contrôleur de puissance contrôle les alimentations dont les valeurs doivent, pour chaque élément contrôlé, être comprises entre deux valeurs de seuil préalablement fixées par 1'unité centrale. La figure ci-jointe est donnée à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Elle représente un mode de réalisation préféré selon l'invention. Elle permettra de comprendre aisément 1'invention.
Cette figure 1 représente une vue schématique des différents éléments qui constituent le dispositif de sécurité.
Le principe de la présente invention est de proposer un dispositif de sécurité pour ascenseur qui permet, en cas de panne du tableau de manoeuvre 8 de l'ascenseur, de ramener la cabine à
1'étage afin de libérer les occupants après avoir ouvert les portes.
Lors de la détection d'un défaut, le système va isoler l'ascenseur du panneau de commande principal grâce à un jeu de relais, et va pouvoir ainsi, sans aucun risque de court-circuit, manoeuvrer la cabine de façon autonome par 1'intermédiaire de son alimentation par batterie.
L'innovation consiste en ce que l'unité centrale 3 analyse automatiquement les caractéristiques du moteur électrique 1, généralement situé au niveau du treuil, cette analyse permet de trouver la meilleure vitesse de déplacement de la cabine par le dispositif de sécurité.
En manoeuvre normale, le moteur électrique 1 du treuil est alimenté avec une tension de 220 ou 380 volts (V) et sous une fréquence de 50 hertz (Hz), ceci afin d'assurer un couple suffisant permettant de déplacer la cabine dans le sens désiré. Le dispositif de sécurité étant alimenté par des batteries 2, celles-ci fournissent une tension de 12 V chacune. Bien entendu, ces valeurs n'ont pas d'aspect limitatif. Il va donc être nécessaire de travailler à basse fréquence afin d'obtenir un couple suffisant pour manoeuvrer la cabine lorsque le dispositif
de sécurité va être mis en route ; néanmoins, le calcul de cette fréquence doit être très précis de façon à ce que le couple soit important et la vitesse de déplacement de la cabine soit stable.
L'unité centrale 3, par l'intermédiaire d'un programme en langage machine, effectue un balayage en fréquence afin de repérer la meilleure fréquence générant le courant le plus fort et le plus stable au niveau de 1'alimentation du treuil. Cette recherche est réalisée grâce au programme informatique et à 1'aide de convertisseurs numérique-analogique et analogique-numérique. Le procédé d'utilisation du dispositif de sécurité est donc du type qui utilise une unité centrale 3 intégrée au dispositif de sécurité pour réaliser d'une part, un balayage en fréquence au niveau de 1'alimentation en courant électrique du moteur électrique 1 pour repérer la fréquence adéquate précise générant le courant le plus fort et le plus stable de la part de la batterie électrique 2 alimentant en secours ledit moteur électrique 1 et d'autre part, une mise en mémoire du point de fonctionnement optimal du moteur électrique 1 calculé à partir des données reçues suite au balayage correspondant au courant le plus fort et le plus stable.
Afin de faciliter ce procédé d'utilisation, l'ascenseur est muni d'au moins un frein qui est en position de blocage du moteur électrique 1 actionnant le mouvement de la cabine lors de la mise en oeuvre du procédé. Cette disposition permet d'éliminer les contraintes extérieures, ce qui facilite le calcul du point de fonctionnement optimal du moteur électrique 1.
Deux méthodes peuvent être employées pour mettre en oeuvre le dispositif de sécurité. Il faut savoir que la recherche du point de fonctionnement n'est pas instantanée malgré la rapidité de calcul de 1'unité centrale 3. Il faut compter environ trois minutes avant que le système ait terminé sa recherche.
Dans une première méthode, le fonctionnement de l'unité centrale 3, lors du balayage en fréquences et de la mise en mémoire du point de fonctionnement optimal s'effectue à la mise en place du dispositif de sécurité par les installateurs, ce qui constitue une initialisation.
Cette initialisation du dispositif de sécurité consiste donc à isoler l'ascenseur du tableau de manoeuvre dudit ascenseur, à bloquer le moteur électrique 1 qui actionne le mouvement de la
cabine, à effectuer un balayage en fréquence au niveau de 1'alimentation du moteur électrique 1, à repérer la fréquence adéquate pour générer le courant le plus fort et le plus stable en direction du moteur 1, à mémoriser le point de fonctionnement optimal dans la mémoire 4 qui est non volatile du dispositif de sécurité et à mettre en veille le dispositif de sécurité.
A contrario, la seconde méthode ne consiste pas en une utilisation nécessitant une mise en oeuvre d'une mémoire non volatile. Le fonctionnement, ici, s'effectue au cas par cas, c'est-à- dire que le fonctionnement de 1'unité centrale 3, lors du balayage en fréquence et de la mise en mémoire du point de fonctionnement optimal, s'effectue dès qu'une panne électrique est repérée. Ce calcul au cas par cas du point de fonctionnement optimal consiste donc à effectuer un procédé sensiblement équivalent au procédé d'initialisation. Le procédé consiste donc à détecter une panne électrique au niveau de l'ascenseur au cas par cas. Les autres étapes sont identiques à certaines étapes du procédé d'initialisation. Il consiste tout d'abord à isoler l'ascenseur du tableau de manoeuvre 8 dudit ascenseur, à bloquer le moteur électrique 1 actionnant le mouvement de la cabine, à effectuer un balayage en fréquence au niveau de 1'alimentation du moteur électrique et à repérer la fréquence adéquate pour générer le courant le plus fort et le plus stable provenant de la batterie 2 en direction du moteur 1. La mémorisation du point de fonctionnement optimal s'effectue dans une mémoire 4 qui n'est pas obligatoirement non volatile, puisque le calcul s'effectue au cas par cas. Néanmoins, une mémoire 4 non volatile pourrait être utilisée si l'on voulait mettre en mémoire les différents points de fonctionnement optimaux qui ont été calculés lors des différentes pannes survenues.
Quel que soit le mode de réalisation, l'unité centrale 3 coopère avec un onduleur 6 qui alimente en courant des éléments de manoeuvre tels que le moteur 1, le frein, les portes de la cabine ou autres.
Cet onduleur 6 est un convertisseur qui permet la transformation d'une tension continue en une tension alternative. L'unité centrale 3 coopère également avec une mémoire 4 qui permet de stoker les valeurs calculées.
Enfin, le dernier élément à coopérer avec l'unité centrale est constitué par des moyens de détection. Ces moyens de détection sont constitués de capteurs 7 de détection de la position de la cabine et d'un détecteur de défaut 5 qui est dû soit à une panne du tableau de manoeuvre 8 de 1'ascenseur soit à une coupure de courant. L'onduleur 6 qui actionne le moteur 1, le ou les freins, les portes de la cabine et/ou autres coopèrent également avec un contrôleur de puissance 9 des alimentations sur 1'ensemble de ces éléments que l'onduleur 6 alimente en électricité. L'ensemble est commandé par l'unité centrale 3.
Le contrôleur de puissance 9 a donc pour rôle de contrôler les alimentations dont les valeurs doivent, pour chaque élément contrôlé, être comprises entre deux valeurs de seuil préalablement fixées et/ou calculées par l'unité centrale 3. L'unité centrale 3 permet également de choisir le sens de marche le plus favorable vis-à-vis du contrepoids. Le choix du sens le plus favorable vis- à-vis du contrepoids est très important dans un tel système car il permet d'utiliser le minimum d'énergie provenant des batteries de secours 2. Un déplacement de la cabine dans le sens défavorable vis-à- vis du contrepoids induit une consommation très importante de courant et donc un nombre important de batteries.
Dans la pratique, quel que soit le mode de réalisation du procédé, la cabine peut se trouver au niveau de l'étage, auquel cas, il n'y a pas besoin de calculer le point de fonctionnement optimal, il suffira simplement d'ouvrir les portes.
Si la cabine de l'ascenseur est située entre deux étages, l'unité centrale 3 va, soit chercher dans sa mémoire, soit calculer le point de fonctionnement optimal qui va permettre d'alimenter le moteur 1 du treuil et le dispositif de sécurité va choisir le meilleur sens de marche afin de rejoindre l'étage le plus favorable, ce qui, par la suite, va permettre l'ouverture des portes et la libération des occupants.
L'alimentation électrique sera donc réalisée par des batteries classiques de type 6 ou 12 V, par exemple, qui alimente l'onduleur 6 produisant une tension à fréquence basse, créant un couple suffisant pour le fonctionnement de l'ascenseur.
De manière connue, on peut utiliser des moyens d'alerte qui peuvent être constitués, d'une part, par un synthétiseur vocal 11
situé dans la cabine de 1'ascenseur pouvant avertir les occupants de celle-ci, par l'intermédiaire d'un haut-parleur 12, que le dispositif de sécurité est actionné et qu'ils vont bientôt pouvoir sortir, et d'autre part, une alarme à distance utilisant un émetteur haute fréquence 13 et un récepteur du même type 14 qui communiquent par l'intermédiaire d'antennes 15 et 16.
Les batteries 2 sont maintenues en charge au moyen d'un chargeur 10 alimenté par le réseau.
Il existe également, au niveau du chargeur 10, un contrôleur de niveau de charge des batteries 2, qui permet de contrôler la valeur de charge desdites batteries 2.
Lorsque cette valeur est en dessous d'un seuil prédéterminé, le contrôleur de niveau déclenche une alarme par l'intermédiaire de l'émetteur 13, dont le récepteur 14 peut être, par exemple, situé dans les locaux des gardiens.
REFERENCES
1. Moteur électrique
2. Batterie électrique
3. Unité centrale 4. Mémoire
5. Détecteur de défaut
6. Onduleur
7. Capteurs de détection de la position de la cabine d'ascenseur
8. Tableau de manoeuvre de 1'ascenseur 9. Contrôleur de puissance
10. Chargeur
11. Synthétiseur vocal de l'ascenseur
12. Haut-parleur
13. Emetteur de 1'alarme 14. Récepteur de l'alarme
15. Antenne de l'émetteur 13
16. Antenne de récepteur 14