Verrouillage du Velux

1,2,3 Pavé !

Rappel : Un velux pèse entre 19 et 73 kg selon la taille et le vitrage. Pour un Velux de poids minimum (donc de dimensions minimum, on a C = N*d = m*g*d = 19*9.8*0.39 (moitié de la longueur du Velux). Ce qui fait C_min = 72.6 N.m et F_min=186.2 N

Voilà ce qui est un peu sorti de mardi (ainsi que de nombreux éléments rajoutés) pour qu'on puisse continuer à en discuter :

1) Verrouillage par le moteur : L'idée est de faire supporter le poids du Velux par toute la chaîne de "conversion", c'est-à-dire le réducteur et le moteur. Cela implique l'impossibilité d'utiliser un embrayage centrifuge parce que sinon, le Velux se casserait la gueule dès que le moteur s'arrête. L'autre problème est le fait que c'est beaucoup trop lourd pour toute la chaîne. En plus, on ne sait pas comment tout ça va se répartir. Vous imaginez les pauvres petits engrenages doux et innocents se faisant impitoyablement écrasés par ce poids pendant toute la journée ? Moralement, nous ne pouvons pas nous permettre un tel crime !!
Maintenant que j'y pense, c'est impossible, en fait. En fait, un moteur au repos ne résiste pas à la rotation (d'après ce que je me rappelle de l'année dernière en TPE et selon le cours sur les moteurs continus cette année). Si le moteur est en court-circuit, alors, il y a aura bien un couple résistant qui se créera (le nouveau courant passe dans l'autre sens) mais qui ne peut rien faire contre une force constante (si on isole le système, on remarque qu'il y a des pertes par chaleur, ...). Donc ça marche pour une agrafeuse électrique mais pas pour un Velux.

2) Verrouillage par des ressorts : Le problème des ressorts est que s'ils sont trop puissants, ils empêchent de refermer ou d'ouvrir et s'ils ne le sont pas assez, ils empêchent de verrouiller. Bref, impossible.

3) Verrouillage par une cale : Ce sera bien trop chiant à la limite de l'irréalisable : il faut un autre moteur, changer le programme, des capteurs, un bras, des mouvements, des machins, bref, c'est bien trop lourd à mettre en oeuvre, l'équivalent d'un deuxième PPE, quoi... En plus, c'est pas du tout fiable.

4) Verrouillage par treuil : C'est chiant mais ça peut marcher. On peut mettre directement le moteur sur le treuil pour que cette solution technique devienne plus intéressante (car le treuil fera à la fois ouverture/fermeture et verrouillage). D'ici là, on peut imaginer deux choses :
- un cliquet : même si c'est suffisamment résistant et que ça permet d'ouvrir et de verrouiller, ça empêche de pouvoir fermer : donc à bannir.
- Un ça : Un moteur qui ne fait que avancer une petite barre métallique de 2-3 cm. Ce serait très simple : on en prend un suffisamment solide, on met une roue de gouvernail au bout du treuil (comme dans les vieux bateaux : "timonier ! Barre à tribord, toute !") Ainsi, à chaque fois que la barre avance, la dent de la roue est bloqué avec cette dent. Mais est-ce qu'il existe un machin suffisamment solide ?

5) Un système type de pont-levis : J'ai regardé sur Internet des systèmes de pont-levis et j'ai vu qu'avec peu d'efforts, il était possible d'ouvrir, de fermer et de verrouiller. Par exemple on voyait un gars qui descendait tout seul le pont-levis de 2.5 tonnes. L'autre avantage, c'est que la position verrouillée ne demande aucune consommation. Ça semble très prometteur et c'est élégant mais il y a de nombreux inconvénients : c'est sûrement cher, ça ne se trouve pas dans le commerce, ça prend de la place et il faut monter le Velux à la perpendiculaire par rapport au toit.

6) Verrouillage par un électro-aimant : L'avantage des électro-aimants, c'est que contrairement aux ressorts, on peut les désactiver et activer quant on veut. Encore mieux, Guillaume a eu l'idée d'utiliser un relais (mais cette idée ne marchait pas pour notre système alors je l'ai améliorée) pour alimenter soit le moteur, soit l'électro-aimant. Il faudra tout de même la même tension.
L'éléctro-aimant rotatif, c'est impossible : Pour 0.32 N.m, on est déjà à 200 € !
Pour l'électro-aimant linéaire, c'est mieux. Pour 270 N, j'ai trouvé un truc à 59€ (frais de port compris) donc raisonnable. La consommation électrique sera de 3.5 W (donc presque rien et c'est seulement lorsque la fenêtre est ouverte). Par contre, je sais pas trop comment on pourra le placer.


En conclusion, on peut dire que le treuil avec la barre métallique qui avance et recule ou l'utilisation de l'électro-aimant sont les meilleures solutions. Le premier permet de faire à la fois l'ouverture/fermeture et le verrouillage donc ça simplifie mais il faut encore vérifier si ça marche bien. Le second est plus simple à mettre en place mais consomme et on ne sait pas trop comment le placer. Bref, pas d'opinion netre ces deux là pour ma part.

Jolie tirade

Bon bah l'embêtant c'est qu'après quoi qu'on dise ça paraît tout petit et insignifiant...

Pour l'électro aimant ça reste je dirais une porte de sortie. Pareil pour le treuil avec le petit bémol c'est qu'un treuil c'est gros et embêtant...

Sinon, j'ai repensé au ressort (vu que c'est ce qu'il y a dans les velux, même si on ne sait toujours pas comment ça marche) :
Ça doit être un système de ressort de torsion (comme sur la photo mais en plus long) au niveau de la charnière.
- en position ouverte, le ressort tiendrait le velux ouvert (notre maquette ne sera pas très lourde alors au pire on est pas obligé d'avoir un ressort très puissant)
- pour fermer, le moteur devra appliquer une force et un couple supérieur à celui du ressort (avec l'aide de la gravité)
- en position fermée, un aiman ou électroaimant pourrait compenser le ressort (toujours aide de la gravité)
- pour ouvrir, le moteur ET le ressort aident à remoter le velux et à lutter contre la gravité.

Problème : reste à savoir si on peut trouver un ressort assez puissant (même si c'est juste assez puissant pour notre maquette)

Pas mauvaise idée. Le problème ressemble par contre au précédent : si le ressort est très fort, à chaque fois que la fenêtre sera fermée (ce sera la plupart du temps), le Velux sera tiraillé par le ressort et l'électroaimant à la fois. Et l'ouverture risque d'être un peu "schtoïïïïng !!!!". Quant au moteur, il devra être sacrément puissant. Et si le ressort est moins fort, il n'arrivera pas tout seul à verrouiller tout ça.

Mais pourtant, il y a peut-être du bon là dedans : je vais essayer de retrouver sur Internet le TP de méca sur l'ouvre portail (vous vous rappelez ? On faisait mumuse à ouvrir, fermer la barrière, on calculait l'angle de stabilité et on déterminait le couple nécessaire au ressort de torsion, ....)
Edit : Voir premier lien

Finalement en relisant ce que j'ai écris, je pense que le treuil est à la fois compliqué, pas très fiable, et on n'est pas sûr de sa faisabilité. J'abandonne donc cette idée pour ma part.

Euh en fait j'ai re réfléchi à ça, et je crois que le ressort n'est même pas utile...

Je m'explique : Pourquoi est-ce qu'on s'embête au final avec un velux avec axe au bout ? Il suffit de prendre un axe au milieu ! A ce moment-là, le velux est déjà équilibré naturellement quand on l'ouvre, il suffit d'accentuer les frottements entre le velux et le mur éventuellement pour être sûr.
Mais j'ai bien regardé sur mon autre velux qui a un axe au milieu, et lorsqu'on l'ouvre trop, il se referme un peu naturellement mais sinon il reste ouvert tout seul (sans cran)

Je viens de regarder celui de mon frère (on a perdu la clé du mien) et j'ai vu que ça fonctionnait comme ça : l'axe est au milieu. Sur les bords de la fenêtre, il y a deux petites saillies, éminences que je n'ai pas pu voir mais qui étaient reliés au toit : elles glissaient le dans une creux en forme de banane. Ce creux était dans un élément métallique relié au toit.
Dans ce creux, il y a une petite bosse dans la partie inférieure. Lorsque j'ai voulu descendre le Velux, la petite bosse s'est enfoncée dans la pièce métallique et le Velux s'est descendu. Elle empêche de le refaire monter. Pour ça, il faut forcer (un tout petit peu). Mais ce qui m'a paru bizarre, c'est qu'il n'y a a pas besoin de beaucoup d'efforts. J'ignore comment les ingénieurs réussissent à faire ça.

En tout cas, je ne sais pas comment on arrivera à imiter ça ou ton histoire de frottements.

Quel étrange sentiment, que de côtoyer un Velux dans son milieu naturel ! Quel exaltation de pouvoir étudier un animal si sauvage et si mystérieux à la fois ! Quelle majesté, quelle puissance, que dis-je ? quelle grâce ! Il rôde sans bruit dans la nuit, prédateur aguerri, et soudainement fondant sur sa proie, relève à tous qui est le maître sur ce toit !

Pour bloquer en position ouverte pas de pb, on avait conclu que ça tenait tout seul avec un velux AAM (axe au milieu), au pire, on accentue les frottements avec tout ce qui nous passe sous la main.

Pour bloquer en position fermé, le jury nous demandera surement une solution satisfaisante, et pas juste le caler sur le toit.
Mon avis du moment (que dis-je, de l'instant) est que les electro-aimant, sont pratique et ne compromettent rien d'autre du projet ou de la solution technique.

Ça rajoute à la complexité du programme certes, mais bon, on s'en fout un peu, non ?

Jusqu'à preuve du contraire c'est aussi ce que j'avais en tête

Approbation.

Le verrouillage s'effectue avec la poignée si la pince rentre dans la poignée (voir problème ouverture velux).

En position fermé, on utilise le système de fermeture de velux.
Comment on fabrique cette poignée ?

Antoine avait évoqué l'autre jour d'autres solutions pour le verrouillage que l'électroaimant. Pour ma part, je pense que s'il existe une solution acceptable, elle serait préférable à l'électroaimant puisque celui-ci nécessite de le fixer sous le Velux avec une structure, de prendre une entrée et une sortie dans le TSX, de consommer 24h/24 du courant, de rajouter un bouton sous la poignée ...

Les frottements tout court me paraissent un peu juste. J'ai un peu regardé le système Velux et c'est simple à comprendre mais est-ce que c'est refaisable ? On pourrait faire notre propre petit système mais il faut encore le trouver.

Mettre le moteur hors-circuit me paraît être insuffisant puisque cela permet de le freiner et non pas de le bloquer. En plus, l'embrayage centrifuge l'empêche.

La dernière idée serait de mettre un aimant permanent (un sur l'ouvrant, l'autre sur le dormant) assez faibles. Un homme a une force de traction moyenne de 300 ou 800N selon différentes sources. Quant au moteur, il faut que je refasse mes calculs mais normalement 40N devraient être bon (j'ai calculé une induction de 1 Tesla environ pour 1cm² de surface (trouvable dans le commerce à bas prix selon wikipédia = à vérifier). Au pire, on peut toujours faire comme l'agrafeuse électrique et augmenter le couple en début de levage (vous vous rappelez du TP? Il suffit d'enlever la thermistance en début de levage et hop, le tour est joué).

Je penche plus pour l'aimant permanent mais j'attend de voir vos avis.

Il faut pas trop compter non plus sur le fait que l'homme ait besoin de faire un effort incommensurable pour ouvrir le velux... Maintenant il est vrai que sur un velux normal il y a toujours un certain effort à fournir pour déverrouiller.

l'aimant permanent n'est pas une mauvaise idée, ça permet d'alléger le circuit et le programme mais il faut à la fois qu'il tienne le velux en place mains aussi que le système d'ouverture et l'utilisateur soit capable de fournir assez d'effort pour ouvrir. et je sais pas si on aura assez de puissance pour lutter contre l'aimant à l'ouverture avec notre système.

De toutes façons, la valeur limite sera donnée par le moteur. La faisabilité est la grande question d'où mes calculs préliminaires. Mais j'ai beaucoup de calculs à faire (que je ferais ce week-end) donc pour l'instant je suis dans l'impossibilité de te répondre.

D'ailleurs pour vous, qu'est-ce que c'est qu'un bon verrouillage ? Sachant que le vent se répartit uniformément sur tout le Velux (en théorie), je prend le poids d'un chat ?

En attendant, dans le cas où l'aimant permanent marcherait, j'ai concocté un petit circuit électrique permettant d'augmenter le couple en début de levage.
J'ai la flemme de faire un schéma sur l'ordi, mais en gros ce serait un condensateur qui, en se déchargeant saturerait un transistor, qui supprimerait la thermistance sur le circuit pour augmenter l'intensité (et le voltage mais au final, ça se reconvertit en couple) en début de levage. Me reste plus qu'à ne le faire qu'en cas de non-inversion du sens du moteur et le tour est joué.