Dispositif électrique de positionnement à distance La présente invention est relative à un disposi tif électrique de positionnement à distance, compre nant un émetteur sur lequel est affichée la position à reproduire à distance, un servo-moteur électrique à courant continu qui entraîne un récepteur solidaire de l'organe à positionner, un pont électrique dont la tension aux sommets de la diagonale de mesure, ten sion qui représente le signal d'erreur,
dépend de l'écart de position entre le récepteur et l'émetteur, un détecteur d'écart branché dans la diagonale de mesure et commandant le servomoteur, et un dis- positif de compensation sensible aux :conditions de fonctionnement du servomoteur et influençant le détecteur d'écart, ce dispositif de compensation étant branché directement dans la diagonale de mesure.
Un tel dispositif trouve des applications multi ples dans la technique. Il peut être utilisé chaque fois qu'un élément mécanique doit pouvoir être placé à volonté dans l'une quelconque d'un ensemble de po sitions. Il peut servir à régler la hauteur d'élévation d'un élément, ou son degré d'inclinaison, ou encore son degré d'éloignement à partir d'une position de référence. On peut l'utiliser pour agir sur l'organe ré glant le débit d'une pompe à volume réglable, sur un rhéostat ou tout autre appareil permettant de régler une grandeur mécanique, électrique, hydrau lique ou autre.
Dans les installations connues de ce<I>genre,</I> le dispositif de compensation est constitué par une gé nératrice @tachymétriqu@e placée sur l'arbre du servo moteur. Cette réalisation présente des inconvénients de deux caractères :
d'une part une génératrice ta- chymétrique est un dispositif coûteux, dont la pos sibilité de réglage des paramètres est pratiquement nulle, qui doit être placé à un endroit bien détermi né de l'installation, c'est-à-dire sur l'arbre du servo moteur, et qui subit les vibrations de ce dernier, de même que de l'organe à positionner; d'autre part le signal de compensation qu'elle crée est uniquement proportionnel à la vitesse du servomoteur.
La présente invention a pour but d'éviter ces in convénients en visant à la simplicité des moyens mis en ocuvre et à la précision de la mise en place de l'organe à positionner, indépendamment des actions extérieures agissant sur cet organe, le signal de com pensation pouvant être non seulement proportionnel à la vitesse réelle instantanée du servomoteur, mais éga lement proportionnel à la distance de freinage du servo-moteur pour que ce dernier place, en fin de freinage,
l'organe à positionner dans la position cor respondant exactement à un signal d'erreur nul. A cet effet, le dispositif selon l'invention est caracté risé en ce que le dispositif de compensation com prend une résistance montée en série avec ledit dé tecteur d'écart et qui est parcourue par un courant dépendant de la tension d'induit du servomoteur, ainsi qu'un élément ayant une caractéristique cou rant-tension non linéaire, intercalé dans le circuit de la résistance.
Plusieurs formes de réalisation de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels La fig. 1 représente un schéma de raccordement électrique d'un dispositif selon une première forme de réalisation de l'invention.
La fig. 2 représente une variante de raccordement du schéma de la fig. 1.
La fig. 3 représente un schéma de raccordement électrique d'un dispositif selon une seconde forme de réalisation de l'invention.
La fig. 4 représente une variante de raccorde ment du schéma de la fig. 3.
Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent des éléments analogues. Il y a lieu de noter que, pour la clarté des des sins, les relais et les contacts qu'ils commandent, n'ont pu être placés les uns auprès des autres. Mais on a désigné par le même nombre le relais et les con tacts commandés, en affectant la référence des con- tacts d'un indice a, b, etc.
Le dispositif représenté à la fig. 1 comprend un potentiomètre émetteur 1 dont le curseur, désigné par 2, est couplé mécaniquement avec un organe de com mande 100,
ainsi qu'un potentiomètre récepteur 3 dont le curseur 4 est couplé mécaniquement avec l'induit 5 d'un servomoteur électrique 6 à courant continu dont l'inducteur est désigné par 7 et avec l'organe à positionner 116.
Les points médians des potentiomètres 1 et 3 sont raccordés à la prise médiane 101 d'une série de batte- ries 102 aux bornes d'extrémité de laquelle sont rac cordées les extrémités correspondantes 14 et 15 d'une part et 16 et 17 d'autre part des deux potentiomètres. En raccordant, comme on le verra ci-après,
un élément sensible 107 dit détecteur d'écart entre les cur seurs 2 et 4, on a donc constitué un double pont électrique de mesure.
L'inducteur 7 du servomoteur est branché à demeure sur une source de tension continue, tandis que l'induit 5 est raccordé à des contacts mobiles in verseurs 103a et 104a commandés par des relais de sens de marche 103 et 104, comme on le verra plus loin.
Les contacts fixes des inverseurs sont reliés aux bornes de tension continue d'un ensemble 105 de redresseurs alimenté par une source de tension al ternative.
Les contacts inverseurs 103a et 104a des relais 103 et 104 sont agencés de telle façon que lorsque le relais 103 est excité, le servomoteur 6 aura un sens de rotation que nous supposerons être le sens antihoraire tandis que lorsque c'est le relais 104 qui est excité, le relais 103 étant au repos, les po larités de raccordement sont inversées et le sens de rotation du servomoteur 6 est inverse au premier.
Lorsqu'aucun des relais 103, 104 n'est excité, l'in duit 5 du servomoteur 6 est en court-circuit sur une résistance de freinage 106 dont la valeur dépend de la puissance de freinage qu'on désire réaliser. Les enroulements des relais 103 et 104 sont branchés à la sortie du détecteur d'écart 107, constitué par exemple par un amplificateur électronique,
branché dans la diagonale commune des deux ponts électriques, c'est-à-dire entre les curseurs 2 et 4. L'un ou l'autre enroulement des relais 103 et 104 est excité, suivant le signe du signal appliqué à l'entrée du détecteur d'écart. Dans la diagonale de mesure des deux ponts électriques est branchée, en série avec le détecteur d'écart 107,
une résistance 108 faisant partie d'un di viseur de tension<B>109,</B> 110 comprenant la résistance 108 et une seconde résistance 111. Le diviseur de ten sion 109, 110 est raccordé aux contacts fixes de deux contacts inverseurs auxiliaires 103b et 104b, agencés de manière à connecter ou à déconnecter les bor nes 109, 110 du diviseur de tension aux bornes de tension continue d'un ensemble 112 de redresseurs auxiliaire,
à travers une résistance 113 et un élément passif de caractéristique courant-tension non linéaire, représenté ici sous forme d'une varistance 114. L'en semble redresseur 112 est alimenté par l'enroule ment secondaire d'un transformateur 115 dont le pri maire est raccordé aux bornes de tension alternative de l'ensemble redresseur 105. Lorsqu'aucun des re lais 103, 104 n'est excité, le diviseur de tension 109, 110 est déconnecté des bornes de tension continue de l'ensemble redresseur 112.
Lorsque c'est le relais 103 qui est excité, le contact inverseur 103b bascule et la tension continue de l'ensemble redresseur 112 est appliquée, à travers la résistance 113 et la varistance 114, aux bornes du diviseur de tension, la tension décroissant de 109 à 110 ; lorsque c'est le relais 104 qui est excité, le contact inverseur 104b bascule et la tension continue de l'ensemble redresseur 112 est appliquée, à travers la résistance 113 et la varistance 114, au diviseur de tension avec changement de po larité par rapport au cas précédent, la tension dé croissant de<B>110</B> à 109.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant lorsqu'une position à transmettre est affichée sur le levier de commande 100, lequel a entraîné jus qu'à cette position le curseur 2 du potentiomètre 1, une tension de déséquilibre apparaît dans la diagonale de mesure des deux ponts électriques, entre les cur seurs 2 et 4 ;
cette tension représente le signal d'erreur et est proportionnelle à l'écart de position entre l'organe à positionner 116 et la position choi sie sur le levier de commande 100. Supposons que le levier de commande 100 ait été déplacé de telle sorte que le curseur 2 ait été déplacé en direction de l'extrémité 17 du potentiomètre 1. Une différence de potentiel apparaît aux bornes de la diagonale com mune des ponts électriques, la borne correspondant au curseur 2 étant positive par rapport à celle cor respondant au curseur 4.
Le détecteur d'écart 107 reçoit le signal d'erreur et le relais 104 est excité, ce qui produit la mise en marche du servomoteur 6 dans le sens horaire<B>;</B> le curseur 4 se déplace vers les tensions croissantes et le signal d'erreur diminuera progressivement et proportionnellement avec l'écart de position. Lorsque le relais 104 est excité, le con tact 104b bascule, produisant une chute de tension aux bornes de la résistance 108 montée en série avec le détecteur d'écart 107.
Cette chute de tension qui représente un signal de compensation, se re tranche du signal d'erreur, de sorte que le signal de commande apparaissant aux bornes d'entrée du dé tecteur d'écart 107 est inférieur en valeur absolue au signal d'erreur. Il s'ensuit que le signal de com mande, c'est-à-dire celui qui apparaît aux bornes d'entrée du détecteur d'écart<B>107,</B> s'annulera avant l'annulation du signal d'erreur.
Consécutivement à l'annulation du signal de commande, le relais 104 sera désexcité et il y aura freinage du servomoteur par la mise en court-circuit de l'induit 5 du servo moteur, ce freinage débutant donc avant que le servomoteur ait atteint sa position finale corres- pondant à un signal d'erreur nul.
Les résistances 108, 111, 113, la varistance 114, l'ensemble redresseur 112 et le transformateur 115 sont dimensionnés de telle sorte que l'écart de position existant à l'instant où débute le freinage, entre l'élément à positionner 116 et l'élément de commande 100, soit sensiblement équivalent au parcours que le servo-moteur effectue pendant le freinage, de sorte qu'à la fin du freinage le servomoteur se trouve dans la position correspon dant à un signal d'erreur nul.
L'élément non linéaire 114 a pour fonction de réaliser le freinage comme décrit ci-dessus, quelle que soit la valeur de la ten sion alternative appliquée à l'ensemble redresseur 105, afin de tenir compte de ce que la distance de freinage d'un moteur dépend de façon non linéaire de la tension de l'induit existant à l'instant où débute le freinage.
Suivant la variante de raccordement représentée à la fig. 2, laquelle est utilisée dans le cas où le cou ple résistant appliqué au servomoteur est susceptible de variations importantes, un second transformateur 117, est raccordé dans le circuit d'alimentation du servomoteur, en amont de l'ensemble redresseur 105.
L'enroulement primaire du transformateur 117 est branché en parallèle sur une résistance 118 parcou rue par le courant alternatif alimentant l'ensemble redresseur 105, l'enroulement secondaire du transfor mateur 117 étant branché en série avec l'enroule ment secondaire du transformateur 115, de manière que l'adjonction du transformateur 117 ait pour effet de diminuer la tension totale recueillie aux bornes des extrémités non conununes des deux enroulements secondaires des transformateurs 115 et 117.
Ces ex trémités sont branchées aux bornes d'alimentation alternative de l'ensemble redresseur 112, le reste du schéma étant identique à celui décrit ci-avant et re présenté à la fig. 1.
La fonction du transformateur 117 est de com penser l'action du couple résistant appliqué au servo moteur 6. En effet, lorsque le couple résistant est grand, la distance de freinage diminue pour une même tension d'alimentation continue du moteur, donc pour une même tension d'alimentation alter native ;
donc pour réaliser un freinage dans les con ditions décrites ci-avant, il faut diminuer le signal de compensation d'autant plus que le couple résistant est grand, ce qui est réalisé par une diminution de la tension alternative appliquée à l'ensemble redresseur 112, la diminution étant proportionnelle au courant alternatif alimentant l'ensemble redresseur 105, donc proportionnelle au courant continu traversant l'in duit,
lequel à son tour est sensiblement proportionnel au couple résistant appliqué au servomoteur.
Suivant la forme de réalisation représentée à la fig. 3, deux résistances 119 et 120 sont insérées dans la diagonale commune des ponts électriques, en série avec le détecteur d'écart 107.
La résistance 120 est d'autre part montée dans un circuit raccordé en pa rallèle sur le circuit d'alimentation de l'induit 5, par l'intermédiaire d'une résistance 121 et d'un élément à caractéristique courant - tension non linéaire, telle qu'une paire de diodes de Zener, en aval des con tacts inverseurs de courant 103a et 104a ;
la résis- - tance 119 est montée d'autre part en série dans le cir cuit d'alimentation de l'induit 5, en aval des con tacts 103a et 104a.
L'on a représenté dans le circuit d'alimentation en courant à tension alternative de l'ensemble redres seur 105 un transformateur 123, dont la présence est facultative.
Le résultat obtenu au moyen du dispositif re présenté à la fig. 3 est similaire à celui obtenu au moyen du dispositif de la fig. 2, le signal de com pensation, qui dépend de la tension d'induit et du cou- rant d'induit du servomoteur, étant toutefois, sui vant le schéma de la fig. 3,
pris par une liaison électri que directe dans le circuit d'alimentation d'induit du servomoteur 6.
La fig. 4 représente une variante de réalisation pratique du schéma représenté à la fig. 3.
Les points médians des potentiomètres 1 et 3 sont réunis et constituent le point neutre 8 raccordé à la prise médiane 9 d'un enroulement secondaire 10 d'un transformateur d'alimentation 11 dont le primaire 12 est raccordé à une source de tension alternative.
Les extrémités de l'enroulement 10 sont raccordées à un ensemble 13 de redresseurs, de ma nière à constituer avec le point neutre 8, deux sour ces d'alimentation distinctes raccordées. aux extré mités correspondantes 14 et 15 d'une part et 16 et 17 d'autre part des deux potentiomètres 1 et 3.
Le transformateur 11 comprend un deuxième en roulement secondaire 18 alimentant, par l'intermé diaire d'un ensemble de redresseurs 19, l'induit 5 du servomoteur 6.
Des résistances de démarrage 20 sont prévues en tre l'enroulement 18 et l'ensemble de redresseurs 19. Une résistance variable 21 est prévue pour le réglage de la vitesse du servomoteur 6. Elle est normalement court-circuitée en tout ou en partie par un interrup teur 22a, commandé par un relais 22, comme on le verra plus loin.
Le sens de rotation de l'induit 5 est modifié par les inverseurs 23a et 24a commandés par les relais 23 et 24. Enfin une résistance de freinage est in diquée en 25.
La diagonale commune des deux ponts électriques comprend un relais polarisé 26 constituant le détec teur d'écart et monté en série avec une résistance 27 diminuant la sensibilité du pont électrique et qui peut être court-circuitée par un contact électrique 22b commandé par le relais 22.
En série avec la résistance 27 sont montées deux résistances variables 28 et 29 qui servent à intro- duire une chute de tension proportionnelle à la vi tesse réelle instantanée du servomoteur 6.
A cette fin, une portion réglable de la résistance 28 est mon tée dans un circuit raccordé en parallèle sur le cir cuit d'alimentation de l'induit 5 par l'intermédiaire d'une résistance fixe 30 et d'une paire de diodes de Zener 31, qui permettent d'introduire dans le circuit un élément dont la caractéristique courant - tension n'est pas linéaire,
afin de pouvoir tenir compte des chutes de tension non proportionnelles à la vitesse, ainsi que de certaines résistances de frottement qui ne sont pas non plus proportionnelles à la vitesse.
Une portion réglable de la résistance 29 est mon tée en série dans le circuit de l'induit 5.
Les curseurs 2 et 4 sont respectivement couplés mécaniquement à des curseurs 32 et 33 de deux con tacts électriques rotatifs 34 et 35 qui assurent la con tinuité du circuit 36, 37, 38, lorsque l'émetteur et le récepteur se trouvent tous les deux dans la zone médiane. Le circuit 36, 37, 38 est monté en paral lèle sur le circuit d'alimentation de l'inducteur 7 et comprend l'enroulement du relais 22 dont il a été question ci-avant. Le circuit d'alimentation de l'in ducteur 7, qui comprend une résistance de réglage 39, est alimenté à partir de l'ensemble de redres seurs 13.
Lorsque le curseur 2 est déplacé, par exemple vers l'extrémité 15 du potentiomètre 1, le pont électrique correspondant est déséquilibré et le relais polarisé 26 est parcouru par un courant dans un sens tel qu'un contact électrique 26a commandé par ce relais vient fermer le circuit d'alimentation du relais 24 ;
cela a pour effet de déplacer l'inverseur 24a et de fermer le circuit d'alimentation de l'induit 5 en le raccordant sur l'ensemble de redresseurs 19, de manière que le sens de rotation qui en résulte pour le servomoteur 6 entraîne le curseur 4 du potentiomètre 3 vers l'extrémité 14.
Les oscillations de l'organe à positionner autour de la position d'erreur nulle entre les curseurs 2 et 4, dues à l'inertie du servomoteur 6 et au retard des relais, sont diminuées, voire supprimées grâce à l'in troduction, à travers les résistances 28, 29 et 30 et les diodes de Zener 31, choisies et réglées de ma nière à tenir compte à la fois, au sujet de la vitesse du servomoteur 6, des facteurs proportionnels et des facteurs non proportionnels au courant et à la tension de l'induit 5, d'un signal de compensation en série avec le signal d'erreur entre les curseurs 2 et 4.
La position médiane des potentiomètres 1 et 3 a été choisie comme position particulière d'équilibre pour laquelle on désire une sensibilité plus grande.
Lorsque les curseurs 2 et 4, et par conséquent les curseurs 32 et 33, sont très voisins de cette position, le circuit du relais 22 est fermé et les contacts élec triques<I>22a</I> et<I>22b</I> sont actionnés, ce qui a pour effet d'insérer la totalité de la résistance 21, donc de di minuer la vitesse du servomoteur 6 et d'augmenter la sensibilité du pont électrique, puisque la résis tance 27 est court-circuitée. De plus, on introduit aussi dans le circuit des résistances 28 et 30 et des diodes 31, donc dans le circuit parcouru par un cou rant dépendant de la tension de l'induit 5,
une résis- tance réglable 40, afin de tenir compte du fait que, pour les très faibles vitesses, les couples de frot tement sont variables d'un moteur à l'autre. On peut donc ainsi adapter le circuit 28, 30, 31 au mo teur utilisé.
Dans les dispositions décrites ci-avant, les résis- tances 28 et 29 constituent une adaptation de la compensation de régime dynamique à la sensibilité des deux ponts électriques. Grâce à cette adaptation, on peut en outre utiliser le dispositif à la vitesse maxi mum pendant la plus grande partie de la course.
Par ailleurs, la précision du dispositif a été con sidérablement augmentée. A titre d'exemple, dans la réalisation particulière décrite, on peut mentionner que la précision obtenue au voisinage de la position médiane est de 0,2 % et de 1 % dans les autres posi- tions,
pour un temps de parcours d'une seconde du curseur 4 entre le point médian et une des positions extrêmes 14 ou 16.
La protection des contacts est assurée par le montage sur les bobines des relais 22, 23 et 24 de diodes 41 agissant en pare-étincelles. De même, l'en roulement du relais polarisé 26 est protégé contre les surcharges par deux diodes 42, raccordées en sens opposés.