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Questo articolo nasce per raccogliere spunti ed informazioni elementari riguardo ad una delle funzionalità tra le più apprezzate in ambiente domestico, da chi ha la casa con tapparelle elettriche, ovvero la possibilità di centralizzare i comandi di salita e discesa.
Indice |
1. Disclaimer
Qui non si vuole mettere a disposizione una guida DIY, né tantomeno consigliare una soluzione o un prodotto particolare, ma fornire delle indicazioni sugli approcci più diffusi e su alcune problematiche da tenere in considerazione nella centralizzazione. Ora, per chi è del settore potranno apparire considerazioni banali, ma ad altri magari saranno utili per avere una visione d'insieme.
Tenete presente che ogni modifica dell'impianto elettrico va fatta da personale qualificato.
2. Il motore
L'articolo fa riferimento alle classiche tapparelle o veneziane (frangisole a lamelle) ad azionamento elettrico con motore asincrono monofase a 230 V, si tratta di sistemi compatti che vengono alloggiati all'interno del cassonetto, in figura 1 è riportato un esempio di motore tubolare per tapparelle della Nice, in figura 2 un motore compatto per frangisole della Somfy.
Figura 1 - Motoriduttore Nice.jpg
Figura 2 - Motoriduttore Somfy.jpg
Il sistema integra, oltre al motore con freno di stazionamento, una protezione termica ed i finecorsa, preimpostati in fabbrica e che poi vengono regolati in fase di installazione. I finecorsa possono essere meccanici o elettronici, nel secondo caso possono essere anche più di due e solitamente gestiti tramite un encoder ed impostati via software, modelli più avanzati gestiscono anche un controllo di assorbimento del motore per intercettare eventuali ostacoli.
Alcune versioni integrano anche l'elettronica di comando ed un ricevitore radio, ma esulano da questo articolo in quanto in genere basta portare l'alimentazione e poi i comandi vengono gestiti via telecomando dal sistema previsto dal produttore.
Il motore è un asincrono monofase, con avvolgimenti "simmetrici", ovvero non vi è un avvolgimento principale di marcia ed uno ausiliario di avviamento, ma due avvolgimenti con le stesse caratteristiche, con un comune collegato internamente:
- In figura 3b si possono distinguere:
- gli avvolgimenti A1 ed A2
- il finecorsa di tutto aperto SA e di tutto chiuso SC, in questo caso sono finecorsa meccanici
- il condensatore C, che verrà collegato in serie ad uno o all'altro avvolgimento a seconda della direzione comandata
- la protezione termica F, che interrompe il funzionamento in entrambe le direzioni
Questo collegamento facilita i comandi di direzione, che possono essere dati tramite un semplice selettore, senza dover usare un invertitore:
2.1 Cose da evitare (versioni elettromeccaniche)
Sul manuale del motore vengono riportate sempre eventuali avvertenze relative a situazioni da evitare sulla gestione dei comandi, pena il decadimento della garanzia. Le versioni con logica di comando integrata e finecorsa elettronici in genere non hanno le limitazioni riportate di seguito: verificare sempre il manuale del produttore.
2.1.1 Comando contemporaneo nelle due direzioni
Alcuni credono che il comando contemporaneo nelle due direzioni causi un cortocircuito (come con i motori asincroni trifasi) o che si danneggi immediatamente il motore. In realtà il problema è un altro: poniamo il caso di figura 5, il motore è comandato in salita dal contatto K1 (b), se ad un certo punto si chiudesse anche il contatto K2 per la discesa (c) avremo cortocircuitato il condensatore (d), il quale si scaricherà "violentemente", con probabile danneggiamento/incollamento dei contatti di comando o dei micro-switch dei finecorsa e la cosa non sarà nemmeno gradita dallo stesso condensatore.
Ecco perché il produttore in questi casi riporta non solo la necessità di interbloccare i comandi, ma raccomanda anche di gestire un ritardo minimo sull'inversione, in genere da 0.5 secondi fino ad un secondo, in modo da dare il tempo al condensatore di scaricarsi sugli avvolgimenti del motore dopo l'arresto.
Ne consegue che è sconsigliato anche mettere comandi in parallelo per pilotare la tapparella da più postazioni, se questi non sono adeguatamente interbloccati.
Di seguito un esempio di interblocco sul comando di un motore da due punti:
Nell'esempio precedente l'interblocco può essere esteso anche alla parte di potenza, se sul primo relè fosse disponibile un contatto in deviazione:
Con semplici circuiti a logica cablata gli interblocchi sono legati ai tempi di commutazione dei contatti dei relè (prima si aprono i contatti NC, poi si chiudono i contatti NA) o al tempo di rilascio e pressione di pulsanti interbloccati, con una gestione più sofisticata (elettronica, software) sono invece controllabili e quindi si riesce a garantire un ritardo minimo sulle inversioni di marcia.
2.1.2 Collegamento in parallelo di più motori
Parlando con gente che opera nel settore, mi sono reso conto che anche qui c'è confusione ed a volte si crede che non ci siano problemi a pilotare più motori (con finecorsa meccanici) dallo stesso organo di comando.
Il caso classico è una porta-finestra ed una finestra affiancate, dove non interessa poter regolare indipendentemente delle posizioni intermedie, ma farebbe comodo aprire e chiudere dagli stessi pulsanti.
Il circuito è in quello di figura 8-(a), ad una prima occhiata sembra tutto ok, i motori vengono comandati entrambi in salita dal contatto K1 (b) ed anche qui sembrerebbe tutto normale, ma se osserviamo bene non è così: in (c) ho evidenziato in rosso il collegamento anomalo che la messa in parallelo dei due motori implica.
Ad un certo punto M2 (la finestra, con corsa evidentemente inferiore all'altra tapparella) raggiunge il finecorsa (d), qui il motore, anziché arrestarsi come nel comando normale, a causa di un "ritorno di fase" tramite il condensatore di M1 (e) inverte repentinamente la direzione innescando un fenomeno di oscillazione per cui il finecorsa viene ripetutamente attivato e disattivato.
La cosa quindi è assolutamente da evitare, se vi è la necessità di comandare più motori simultaneamente (come nei comandi centralizzati) si deve far uso di relè in modo da gestire singolarmente i comandi nelle due direzioni per ogni motore.
3. Comandi
3.1 Comandi individuali
Per i comandi delle singole tapparelle in genere si utilizza un frutto da un modulo costituito da un doppio pulsante interbloccato, quindi un dispositivo ad azione non mantenuta, oppure un commutatore interbloccato, in questo caso un dispositivo ad azione mantenuta.
Prendendo una serie civile a caso (Vimar Plana) nel primo caso abbiamo il codice 14062, nel secondo caso 14060. A livello esteriore le due tipologie sembrano la stessa cosa, ma evidentemente non è così.
Figura 9 - Doppio pulsante interbloccato Vimar Plana
3.1.1 Comando ad azione non mantenuta
L'utilizzo di un doppio pulsante interbloccato è la cosa più semplice, la manovra è di tipo "a uomo presente": rilasciando il comando la tapparella si arresta e non rimane tensione sui terminali del motore, per contro si deve mantenere premuto il pulsante per tutto il tempo di salita o discesa, che può essere anche di un minuto.
3.1.2 Comando ad azione mantenuta
L'uso di un commutatore al posto del doppio pulsante consente di avviare il comando e poi andarsene, senza attendere il completamento della salita o della discesa, per contro, se lasciato appunto azionato senza riportarlo in posizione centrale, rimane sempre tensione sui terminali del motore e si confida tutto sull'interruzione da parte dei finecorsa. L'utilizzo di questo dispositivo inoltre non permette la centralizzazione dei comandi.
Lo schema è praticamente identico al caso precedente di figura 10.
3.1.3 Comando passo-passo temporizzato
La modalità più confortevole per un comando manuale potrebbe essere quella del passo-passo, ovvero una pressione del pulsante per avviare il comando, una successiva pressione per arrestarlo, con la gestione di un tempo limite (timeout) oltre il quale il comando si arresta automaticamente, ripristinando la condizione di "riposo".
Prima dell'esplosione di centraline e di moduli dedicati avvenuta negli ultimi anni, in qualche caso ho visto implementato questo tipo di comando con un circuito simile a quello di figura 11, dove si sono utilizzati dei temporizzatori elettronici multi-funzione della Finder, sulla modalità IT (relè ad impulsi temporizzato) che fonde le caratteristiche di un relè passo-passo con un temporizzatore luce scale (ritardato alla diseccitazione): ad una pressione del pulsante si avvia il comando e parte anche il timer, una successiva pressione del pulsante prima dello scadere del timer arresta il comando e resetta il temporizzatore.
Con un circuito del genere, se si preme il pulsante di discesa mentre il motore è comandato in salita o viceversa, non accade nulla e si deve attendere lo scadere del timeout o arrestare prima il comando precedente. Con dei moduli elettronici specifici questa cosa è gestita in maniera più raffinata, inoltre in genere la pressione mantenuta sul pulsante è gestita per commutare il dispositivo sul comando manuale che dura fino a quando si tiene premuto il pulsante.
Riporto qui uno dei numerosissimi esempi di moduli dedicati, per rimanere su Finder l'attuatore per tapparelle codice 12.52.8.230.8000:
Alcuni modelli di motore con ricevitore radio ed elettronica di comando integrata, espongono la possibilità di comando locale salita/discesa tramite pulsanti, proprio con la modalità passo-passo.
3.2 Comandi centralizzati
La funzionalità di suddividere le tapparelle a zone e comandarle da un unico punto rappresenta una indubbia comodità. Le possibilità per ottenere questo sono numerosissime, dalla logica cablata che ormai non utilizza più nessuno fino alle soluzioni più complesse ed integrate, che consentono comandi automatici o richiami di "scenari" anche da remoto o con assistenti vocali.
3.2.1 Logica cablata
Nelle soluzioni indicate in questo paragrafo, gli eventuali comandi individuali sono realizzati con il doppio pulsante interbloccato.
Per centralizzare i comandi non è possibile collegare semplicemente in parallelo ai pulsanti per i comandi individuali quelli dei comandi centralizzati, ma devono essere utilizzati dei relè monostabili, il cui scopo in definitiva è quello di "moltiplicare" i contatti dei pulsanti centralizzati, in modo da consentire sia i comandi individuali indipendenti che quelli di gruppo.
Di seguito uno schema classico, i comandi centralizzati sono appoggiati su dei relè, l'interblocco elettrico segnato in verde può essere omesso se i pulsanti sono interbloccati meccanicamente, in marrone è evidenziata la linea con cui alimentare il comune dei pulsanti locali: la precedenza è data al comando centralizzato e sono evitate manovre contemporanee nelle due diverse direzioni.
Il numero di relè necessari dipende dal numero di tapparelle e dalla quantità di contatti disponibili per ogni relè.
Un altro approccio (ma il principio non cambia) è quello di "distribuire" i relè, alloggiandoli nei cassonetti, in questo caso ne sono necessari due a tapparella, lo schema seguente riporta una soluzione con un solo contatto in deviazione per ogni relè:
Nei due casi precedenti, anche il comando centralizzato è di tipo "a uomo presente", quindi si devono mantenere premuti i pulsanti per tutto il movimento.
Riporto una soluzione centralizzata per il comando passo-passo visto in figura 11, anche se ormai ha poco senso: costa sicuramente di più, è più complessa e più limitata rispetto ad utilizzare dei moduli dedicati:
In quest'ultimo caso i comandi delle singole tapparelle sono interbloccati, ma i comandi centralizzati non hanno la precedenza in quanto viene sempre completato il comando in corso.
3.2.2 Centraline/attuatori per tapparelle
Moduli specifici per il comando delle tapparelle ormai ce ne sono una infinità, da quelli cinesi anonimi a quelli delle marche più blasonate. La tipologia della centralina unica che gestisce fino ad un certo numero di tapparelle (a seconda dei moduli montati) ha ormai lasciato il passo ai sistemi "distribuiti", ovvero l'utilizzo di un dispositivo per ogni tapparella che, con un cablaggio molto semplice, consente la centralizzazione.
Se tralasciamo alcuni modelli particolari, ad esempio:
- moduli previsti per il montaggio direttamente a parete, con pulsanti di salita e discesa integrati per i comandi individuali e comandi centralizzati via telecomando
- soluzioni un po' datate che si limitano ad interbloccare, ma non a gestire i comandi individuali
- gli attuatori specifici per tapparelle in genere sono simili ed hanno:
- due ingressi per i pulsanti dei comandi individuali, non è necessario l'interblocco e si possono mettere più pulsanti in parallelo
- due ingressi per i pulsanti dei comandi centralizzati, non è necessario l'interblocco
- due uscite per il comando della tapparella
- ingombri ridotti in modo da poterli alloggiare nei cassonetti, nelle scatole di derivazione o addirittura nelle scatole frutto, in alcuni casi come la linea Quid di Vimar, sono integrati direttamente nei frutti
Si deve comunque sempre fare riferimento allo schema riportato nel datasheet.
Il comando è di tipo passo-passo temporizzato, le soluzioni più avanzate integrano un sensore di assorbimento del carico in modo da terminare il comando qualche secondo dopo l'arrivo sui finecorsa, alcune permettono anche di memorizzare e richiamare una posizione intermedia (ad esempio mediante doppia pressione del pulsante). Il timeout di comando può essere regolato tramite dei dip-switch, dei trimmer o anche mediante applicazioni specifiche via BT.
Di seguito uno dei numerosissimi esempi, con l'utilizzo dell'attuatore 03996 di Vimar:
Bisogna poi porre attenzione ai modelli che prevedono i comandi in bassa tensione, riporto un esempio con Selco TM1000:
Come si vede i collegamenti sono molto più semplici rispetto alla logica cablata, la gestione è indubbiamente più confortevole e le inversioni di marcia interbloccate con un ritardo minimo.
La gestione della centralizzazione a più livelli (ad esempio zona giorno/notte, piano 1/2/3, totale) deve essere gestita usando dei relè monostabili per i pulsanti dei livelli superiori, a meno che non siano previsti dei moduli appositi (ad esempio nel caso di figura 16 con l'articolo Vimar 03997).
Sempre a titolo di esempio, di seguito gli schemi di centralizzazione a 2 livelli nei casi di figura 16 e 17:
3.2.3 Moduli WiFi smart
Il mercato dei dispositivi WiFi smart è in continua evoluzione, anche qui vi sono più possibilità e le dimensioni di ingombro consentono l'installazione nelle scatole frutto, in quelle di derivazione o nei cassonetti, con alcune tipologie è prevista la sostituzione della placca a 3 posti, ma queste ultime sono ovviamente soluzioni limitative (non si devono avere altri frutti nella stessa scatola 503 e si scombina l'estetica con la serie civile).
L'utilizzo di questi moduli rende tutto molto semplice, soprattutto in caso di modifica di impianti esistenti, non si devono tirare i 2 o 3 conduttori in più per ottenere la centralizzazione come nel caso precedente , ma eventualmente basta portare il neutro per l'alimentazione se non è già disponibile e la funzionalità della centralizzazione è solo una di quelle ottenibili:
- comando delle tapparelle, singolarmente o a gruppi, da una determinata applicazione su smartphone o tablet
- comando della tapparella in posizioni intermedie (a tempo)
- comando da remoto utilizzando i servizi cloud del produttore
- interfacciamento con assistenti virtuali (Alexa, Google, Siri)
- automatizzazione, ad esempio apertura tapparelle all'alba e chiusura ad un determinato orario
- alcuni modelli monitorano l'assorbimento del carico, consentendo anche di attivare un controllo di rilevamento ostacoli
Ovviamente il segnale WiFi deve essere stabile e coprire i punti ove vengono installati questi oggetti, sulla cui qualità non mi pronuncerò (alcuni riportano addirittura 16A come corrente pilotabile dal contatto) certo è che hanno prezzi molto aggressivi, visto che costano poco più di un buon relè.
Riporto di seguito lo schema di collegamento per uno Shelly 2.5, dispositivo a due canali molto flessibile che gestisce direttamente anche i comandi individuali elettromeccanici, consentendo di configurarne la tipologia (pulsante o commutatore), per gestire correttamente la tapparella ed avere l'interblocco sui comandi va impostato nella modalità "Roller Shutter":
Di seguito anche lo schema con Sonoff 4CH Pro, in questo caso le dimensioni di ingombro sono importanti, inoltre il dispositivo non gestisce direttamente i comandi individuali con pulsanti esistenti, in compenso può comandare fino a due tapparelle, può essere attivato mediante dip-switch o applicazione a seconda della versione l'interblocco a livello di uscite, ma agisce a livello di tutto il modulo:
Infine riporto lo schema con il nuovo prodotto Sonoff Dual R3, che è molto più simile al Shelly 2.5, va utilizzato nella modalità "Motor Mode":
3.2.4 Domotica
La soluzione migliore, per chi ne ha la possibilità, è probabilmente quella di integrare la gestione delle tapparelle nell'impianto domotico, in modo da poter gestire scenari completi comandando trasversalmente vari utilizzatori (tapparelle-tende da sole-illuminazione) e gestendo tutto da un'unica applicazione.
Qui esuliamo dal tema dell'articolo, per cui scriverò veramente poco visto anche che non sono minimamente esperto.
Le modalità di connessione per i dispositivi può essere cablata o wireless, nel primo caso i vari attuatori e comandi sono collegati tra loro tramite bus, nel secondo caso abbiamo i vari standard ZigBee, Z-Wave, WiFi, BT, ma in entrambi i casi a livello di collegamenti siamo al massimo della semplicità rispetto a quanto visto in precedenza: una volta che i vari apparecchi sono connessi al sistema la loro gestione è impostata tramite tool di configurazione.
A titolo di esempio riporto uno schema di connessione con sistema cablato By-me di Vimar:
ed uno schema wireless con il apparecchi "connessi" BTicino (ZigBee):
3.2.5 Soluzioni custom
Per chi vuole implementare una soluzione completamente personalizzata mediante l'utilizzo di un micro-controllore, metto qualche spunto portato dalla mia esperienza, in riferimento a quanto raccontato in questo articolo.
Con il mio sistema posso comandare dall'interfaccia web i motori dei frangisole sia individualmente che a zone preimpostate o anche a gruppi selezionati al momento, posso inoltre impostare dei comandi automatici per comandare apertura e chiusura all'alba, al tramonto o ad orari fissi.
Lo schema è di questo tipo:
Elenco alcune caratteristiche:
- ho gestito via software un ritardo minimo di 0.5 secondi sull'inversione di marcia dei singoli motori, oltre a questo, visto che sui relè avevo a disposizione contatti in deviazione, ho inserito anche un interblocco elettrico sulla parte di potenza che evita il comando contemporaneo nelle due direzioni anche nel malaugurato caso di incollaggio dei contatti
- volevo mantenere i comandi individuali a pulsante completamente "elettromeccanici", in modo da poter comunque aprire e chiudere anche in caso di disservizio del sistema, ho quindi destinato per ogni zona una uscita che pilota un relè (KA di figura 25) di interblocco per i comandi individuali locali, gestendo anche qui lo stesso ritardo di 0.5 secondi tra l'inibizione dei pulsanti e i comandi dei motori
- i comandi ai motori di una stessa zona sono sequenziali, ad esempio in caso di apertura viene prima aperto il frangisole 1, poi il 2 e via di seguito, questo perché, avendo più di dieci motori, non volevo che il comando contemporaneo potesse portare, in situazioni di assorbimento già al limite per altri carichi, allo sgancio per sovraccarico
- per ogni comando è gestito un timeout di un minuto, quando però il frangisole arriva a finecorsa, dopo qualche secondo il comando viene terminato, questo è stato implementato verificando un ingresso digitale derivato dal sensore di assorbimento C-1200 (ne ho parlato qui), il comando sequenziale ha permesso di utilizzare un solo sensore per ogni zona
- disponendo anche degli ingressi dei vari sensori di chiusura finestre e porte-finestra per la gestione dell'allarme, ho inibito i comandi automatici di chiusura dei frangisole con finestra/porta-finestra aperta, questa funzione si è rivelata molto utile soprattutto d'estate quando si "vive" il giardino anche di sera
Con una gestione personalizzata e controllo del software, il limite è dato dalla fantasia 😉
4. Conclusione
Come si è visto le soluzioni sono molte ed alcune molto articolate, spero che questo articolo (tutt'altro che esaustivo) possa essere utile a chi si sta approcciando all'argomento.