CH428447A - Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number
CH428447A
CH428447A CH1050466A CH1050466A CH428447A CH 428447 A CH428447 A CH 428447A CH 1050466 A CH1050466 A CH 1050466A CH 1050466 A CH1050466 A CH 1050466A CH 428447 A CH428447 A CH 428447A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
motor
speed
frequency
signal
phase
Prior art date
Application number
CH1050466A
Other languages
English (en)
Inventor
Krassoievitch Andre
Original Assignee
Krassoievitch Andre
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krassoievitch Andre filed Critical Krassoievitch Andre
Priority to CH1050466A priority Critical patent/CH428447A/fr
Publication of CH428447A publication Critical patent/CH428447A/fr

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/285Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
    • H02P7/29Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation
    • H02P7/2913Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using pulse modulation whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C11/00Synchronisation of independently-driven clocks
    • G04C11/002Synchronisation of independently-driven clocks by changing the driving speed
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/16Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating an electro-dynamic continuously rotating motor
    • G04C3/165Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating an electro-dynamic continuously rotating motor comprising a mechanical regulating device influencing the electromotor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 Procédé    pour      maintenir      constante      avec   précision la    vitesse   et la    position      angulaire   d'un    micro-moteur   à courant    continu   pour    l'entraînement   de tous    dispositifs      autres   qu'un    instrument   de    mesure   du temps et    dispositif   pour sa mise en    aeuvre   Le maintien à vitesse constante avec grande précision de petits moteurs électriques,

   d'une    puissance   allant de quelques    fractions   de    milli-watts   à une    centaine   de watts    destinés   à l'entraînement de    dispositifs      divers   mais à l'exclusion    d'instruments   de mesure du temps, s'avère très    difficile   à    réaliser   par les moyens actuellement connus. Dans des appareils tels que des caméras, des enregistreurs de tous genres, en particulier des enregistreurs de son, on a recours à l'emploi de moteurs ou    micromoteurs   à courant alternatif, du    type   synchrone ou asynchrone synchronisé.

   On a    constaté   qu'il est, en effet, impossible de régler la vitesse de petits moteurs à courant continu avec une    précision   suffisante pour ces    applications.   



     Toutefois,   l'emploi de moteurs à courant alternatif n'est pas satisfaisant non plus. Ces moteurs présentent, en    effet,   des couples de démarrage et de service relativement faibles par rapport à leur volume, de l'ordre de deux à    cinq   fois plus faible que ceux d'un moteur à courant continu de même volume. 



  En outre les moteurs à courant    alternatif   synchrones présentent des phénomènes pendulaires, c'est-à-dire que leur rotor oscille constamment autour de la position angulaire qu'il devrait occuper tandis que les moteurs asynchrones présentent des phénomènes de glissement. Ces phénomènes pendulaires et de glissement sont très gênants dans les appareils précités. 



  Dans pratiquement tous les servomécanismes ou boucles de réglage actuellement    existants,   il est nécessaire de faire usage d'un amplificateur pour amplifier le signal d'erreur jusqu'à une valeur suffisante pour permettre la commande du servomoteur. Or, dans les applications où le temps de réponse du servomécanisme doit être faible, on est conduit à utiliser des amplificateurs électroniques, ce qui introduit ton- jours des    possibilités   d'erreur ou d'imprécision    dans   le réglage, dues aux    distorsions   et aux variations du facteur d'amplification sous l'effet de variations de température. En outre,    ces      amplificateurs   doivent être soignés et ils compliquent et    renchérissent   grandement le servomécanisme. 



  De plus, les instruments de haute précision, comportent généralement un oscillateur haute fréquence    stabilisé   et    thermo-compensé   servant d'étalon et un diviseur de fréquence qui abaisse la    fréquence   étalon pour    obtenir   une fréquence basse adéquate pour alimenter un moteur ou un    micromoteur   électrique.

   Cette façon de faire présente un inconvénient majeur: c'est la difficulté de    réaliser   un diviseur de fréquence présentant un facteur de    division      suffisant,   une    stabilité   répondant à la    précision      requise,   une consommation faible, ainsi qu'un volume d'encombrement suffisamment réduit pour rendre l'instrument portatif et indépendant. 



  Il existe des dispositifs à relais permettant de déceler le passage d'un arbre    tournant   par une vitesse    dé-      terminée   ou de corriger des variations de vitesses. Toutefois, aucune des solutions proposées à ce jour ne permet de réaliser simultanément les conditions suivantes a)    maintenir   la vitesse et la phase avec précision et    indépendamment   du temps écoulé, b) avoir une grande stabilité assurée par une correction ultra-rapide de très faibles écarts ; c)    utiliser   comme élément de référence un élément à haute fréquence (donc précis et de faible volume) et statique. 



  La présente invention concerne un procédé de réglage ainsi qu'un dispositif pour sa mise en    #uvre,   permettant de satisfaire aux points précités. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

    Elle   a pour objet un procédé-- pour maintenir constantes    avec      précision   la vitesse et la position angulaire d'un    micromoteur   à courant    continu   pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un    instrument   de mesure du temps, selon    lequel   on forme un signal électrique- dont la fréquence est un multiple de la vitesse de rotation instantanée- de l'arbre du moteur et dont la phase est    liée   à la position angulaire instantanée de l'arbre dudit moteur,

   - caractérisé- par le fait qu'on forme un signal d'erreur à    deux   nieaux par la comparaison en fréquence et en phase simultanément, de ce signal    électrique   à une valeur de référence correspondant à la vitesse et à la position    angulaire   de consigne de l'arbre du moteur;

   ce signal d'erreur présentant une première valeur lorsque la vitesse- et la phase du moteur- sont .au-dessus respectivement -en avance par rapport à la valeur de référence et une seconde valeur lorsque la vitesse et la phase du -moteur sont au-dessous respectivement en retard par rapport à la valeur de référence, puis qu'on commande à l'aide de ce signal d'erreur    l'ouverture   ou la fermeture d'un circuit    d'alimentation   ou de commande du    mo-      ,teur.   _ Le    dispositif   pour    la   mise en    eeuvre   du    procédé   comporte -un - dispositif - de détection du nombre de tours par unité de temps et de    la   position angulaire de _ l'arbre du    --moteur,

        comportant      une   partie mobile    entraînée   par l'arbre du moteur et une partie    fixe      dé-      livrant   un signal électrique dont la fréquence est un    multiple   du nombre de tours du moteur par unité de temps et dont la phase est    liée   à la position angulaire de l'arbre du moteur,

   caractérisé par le fait qu'il comporte    en   outre un dispositif de comparaison de    fré-      quence-et   de phase comparant à chaque    instant   une    valeur   de référence correspondant à la vitesse et à la position angulaire de consigne    de   l'arbre du moteur audit signal électrique et    délivrant   un signal d'erreur à deux niveaux présentant une première valeur lorsque la    vitesse   et la phase du moteur sont au-dessus respectivement en avance par    rapport   à la valeur de référence et une seconde valeur lorsque la vitesse et la phase du moteur sont    au-dessous   respectivement en retard par rapport à la valeur de référence,

      ainsi   qu'un relais à action instantanée commandé par =ledit signal d'erreur et provoquant    l'ouverture   ou la fermeture du circuit    d'alimentation   ou de commande du moteur. 



  Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple    différentes   formes d'exécution et variantes du    dispositif   selon    l'invention.   



  La    fig.   1 est un schéma-bloc d'une première forme d'exécution. 



  La    fig.   2 est un schéma-bloc d'une seconde forme d'exécution. 



  La    fig.   3 est un schéma de    principe   d'une réalisation du dispositif selon la première forme d'exécution. La    fig.   4 est un schéma de    principe   d'un dispositif de comparaison pouvant être utilisé dans la    première   forme    d'exécution.   



  La    fig.   5 est- un schéma de principe d'un dispositif de comparaison pouvant être    utilisé   dans la seconde forme d'exécution. 



  Les    fig.   6 et 7 illustrent    très   schématiquement, à titre d'exemple, une vue de face et de profil d'un détecteur. 



  La    fig.   8 représente diverses courbes superposées    illustrant   les formes d'ondes en    différents   points du circuit de la    fig.   3 pour    différents   modes de fonctionnement du moteur. 



  Le moteur 1 est, dans l'exemple    illustré,   un micromoteur à courant    continu   et à aimant permanent, mais    il   pourrait également être constitué par tout moteur à courant continu dont le champ    inducteur   est engendré par un courant, avec ou sans collecteur, ou encore par tout moteur unidirectionnel pouvant être commandé par des pulsations rapides. 



  La commande du moteur se fait en agissant- par    < stout   ou rien  sur son alimentation.    Toutefois,   lors de l'emploi d'un autre type de moteur, la commande pourrait se faire en agissant par  tout ou rien  sur    l'un   quelconque des paramètres    électriques   influençant la vitesse de rotation du moteur, par exemple sur l'excitation.

   Dans les    fig.   1 et 2 on distingue 1. un dispositif de détection 1 fournissant un signal électrique dont -la fréquence est un multiple du nombre de tours par    unité   de temps de l'arbre du moteur et dont la phase est liée à la _ position    angulaire   de cet arbre. _ _ 2. un dispositif de comparaison    II   dé-- ce signal - - électrique à    'une.-valeur   de référence correspondant à la    vitesse   de consigne du moteur et délivrant un signal d'erreur fonction - de    -l'écart-   entre ce .signal électrique et cette valeur de référence. _ . 



  3. un relais à action    instantanée      III      commandé   par le signal d'erreur et provoquant l'ouverture ou la fermeture du circuit d'alimentation du moteur électrique. 



  4. Un circuit    d'alimentation      IV   fournissant une tension constante. Dans la première forme d'exécution, illustrée à la    fig.   1, le    dispositif   de détection 1 comporte - un    d6tec-      teur   2 de la    vitesse   du moteur et un    multiplicateur   électronique 9. 



  Le détecteur 2    (fig.   6 et 7) comporte, dans l'exemple    illustré,   une partie    mobile   3 entraînée par l'arbre du moteur et une partie fixe 4 ou lecteur, délivrant des    impulsions   électriques. La    partie      mobile   3 est constituée par une roue dentée en matière ferromagnétique    solidaire   de l'arbre 5 du moteur 1, tandis que la partie    fixe   4 constitue un circuit magnétique dont les    extrémités   sont disposées de part et d'autre- de la denture 6 portée par la roue 3.

   Ce circuit    magnétique   comporte    un      aimant   permanent 7 et une bobine réceptrice 8: Lorsque l'arbre 5 du moteur tourne, il    entraîne   la partie    mobile   3, ce qui provoque le défilement de la denture    #6_   en regard des pôles du circuit magnétique 4.

   La réluctnce du circuit magnétique 4 est    _donc   modifiée, -de    sorte   qu'à chaque passage d'une dent de la denture 6 dans :l'entrefer de ce circuit magnétique, la bobine    réceptrice   8 est le siège d'une    impulsion   électrique    ie.   La succession de ces    impulsions   électriques    ie   constitue un signal électrique dont la fréquence est un multiple (égal, au nombre de dents de la denture 6) du nombre de tours par unité de temps de l'arbre 5 du moteur 1 et dont la phase est liée    à.   -la position angulaire de cet arbre 5.

   Ce détecteur constitue en fait un multiplicateur de- fréquence électromécanique fournissant à partir d'une fréquence relativement basse par exemple de l'ordre de quelques    Hz   ou de quelques di- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

    zaines   de Hz correspondant à la vitesse de rotation du moteur, un signal présentant une fréquence élevée; c'est ce signal qu'on compare avec précision à une valeur de référence. 



  Dans l'exemple illustré, le détecteur multiplicateur de fréquence électromécanique est suivi d'un multiplicateur de fréquence électronique 9 élevant encore la fréquence du signal fourni par le lecteur 4 et mettant en forme, lorsque ceci est nécessaire, les    impulsions   de ce signal électrique pour leur donner une forme facilitant leur comparaison précise ultérieure. Ce multiplicateur électronique 9 est donc alimenté par le signal    ie   et délivre un    signal   électrique    i'e   dont la fréquence est également un multiple du nombre de tours par unité de temps de l'arbre 5 du moteur et dont la phase est aussi    liée   à la position angulaire de cet arbre 5. 



  Le multiplicateur de fréquence    électromécanique   (voir B. Chance et al dans < c    Waveforms    ,    M.I.T.      se-      ries   No 99, Me    Graw      Hill      chap.   12 et 15, 1949) ou détecteur 2 et le    multiplicateur   électronique 9 (voir S. Schwarz et al    (c      Selected      Semiconductor   Circuits    Hand-      book        chap.   10, John    Wiley   1960) sont de types connus et actuellement couramment utilisés. 



  Le dispositif de comparaison II comporte un oscillateur à quartz 10 fournissant un signal de référence    ir   et un    discriminateur   de fréquence et de phase 11 alimenté par les signaux électriques    i'e   et de référence    ir   et délivrant un signal d'erreur    it.   



  L'oscillateur à quartz 10 est le seul élément du dispositif de maintien de la vitesse du moteur à une valeur constante dont les variations de caractéristiques dues aux agents extérieurs tels que changement de température, chocs,    vibrations,   etc., ont pour conséquence une modification de cette valeur constante. Il est donc nécessaire de soigner tout particulièrement son exécution lorsqu'on désire obtenir de hautes précisions de marche. En fait, on utilise un oscillateur à quartz à transistor, stabilisé et    thermo-compensé,   pour obtenir la précision voulue.

   Toutefois, dans des variantes, on pourrait utiliser un oscillateur de tout type connu, par exemple électronique    (L-C   ou    R-C),      électromécanique   (diapason, magnétostriction, barreau vibrant, etc.) à ligne à retard, etc. La fréquence de l'oscillateur est    gé-      néralernent   supérieure à 100 Hz et peut atteindre plusieurs    MHz.   Des oscillateurs donnant de bons résultats sont par exemple ceux décrits par S. Schwartz et al dans      Selected      Semiconductor   Circuits    Handbook        chap.   5, John    Wiley,   1960. 



  La précision de marche du moteur dépend donc uniquement de la précision et de la stabilité de la fréquence du signal de référence. 



  Le    discriminateur   de fréquence ou de phase 11 est également de type connu et peut être constitué par exemple par des multivibrateurs mono-stables du type décrit par    F.C.      Fitchen   dans   Transistor circuit    analy-      sis   and design     chap.   11, Van    Nostrand,   1960. 



  Le signal d'erreur    it   fourni par le    discriminateur   de fréquence et de phase 11 est pratiquement nul tant que la fréquence du signal électrique i 'e est égale à la fréquence du signal de référence    ir,      tandis   qu'il est égal à une valeur    ito   ou    ito'   lorsque la fréquence du signal électrique    i'e   est respectivement supérieure ou inférieure à celle du signal de référence    ir.   



  Ce signal d'erreur    it   commande, par l'intermédiaire du relais III à action    instantanée,   c'est-à-dire possédant une constante de temps inférieure à 1    milli-      seconde,   généralement de l'ordre de la microseconde ou encore plus faible, constante de temps qui dans tous les cas est inférieure à la période du signal électrique i 'e    d'alimentation   du moteur.

   Ce relais    III   est constitué par exemple par un multivibrateur    bistable   à transistor (voir    F.C.      Fitchen,   cité ci-dessus) provoquant l'ouverture ou la fermeture d'un circuit    d'alimentation      IV   du moteur, suivant que ledit    signal   d'erreur est égal à    ito   ou à    ito'   respectivement. 



  Ce circuit d'alimentation IV fournit une tension constante vo d'alimentation, mais cette    alimentation   est    interrompue   au rythme des impulsions du signal d'erreur, de sorte que le moteur 1 est alimenté par une succession d'impulsions de fréquence variable qui dans    certains      cas   peut être approximativement égale    à.   la fréquence de référence et    d'amplitude   vo constante mais de durée modulée par le signal d'erreur. 



  La boucle de réglage constituée par le    dispositif   de détection I, le dispositif de comparaison II et le relais à action instantanée III, ne    consomment   que très peu d'énergie électrique représentant une très petite fraction de la puissance    d'alimentation   du moteur, cette fraction peut être inférieure à 1/10. L'arbre 5 du moteur 1 est relié mécaniquement à un indicateur horaire 13 par    l'intermédiaire   d'un réducteur à engrenages    1.2.   



  Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant: Lorsque le moteur électrique 1 est en rotation, le dispositif de détection I    fournit   un signal électrique    i'e   dont la fréquence est un multiple du nombre de tours par unité de temps de l'arbre 5 du moteur et dont la phase est    liée   à    la,   position angulaire de cet arbre 5. 



  L'oscillateur 10 du dispositif de comparaison    II   fournit le signal de référence    ir   dont la fréquence correspond à la vitesse de consigne du moteur. Les fréquences et les phases de ces deux signaux i e et    ir   sont comparées à l'aide du    discriminateur   de fréquence et de phase 11 qui fournit le signal d'erreur    it   dont la valeur est égale à    ito   tant que la fréquence du signal i 'e est plus élevée ou égale à celle du    signal   de référence    ir   et égale à    ito'   tant que la fréquence du signal    i'e   est inférieure à celle du signal de référence    ir.   



  Ce signal d'erreur commande alors, par l'intermédiaire du relais à action instantanée III, l'ouverture ou la fermeture du circuit    d'alimentation   du moteur 1. 



  Dans ces conditions, tant que le moteur 1 tourne à une vitesse supérieure ou égale à sa vitesse de consigne, l'alimentation du moteur est interrompue. Par contre, dès que sa vitesse tombe au-dessous de sa vitesse de consigne, l'alimentation du moteur est rétablie et la tension vo d'alimentation est délivrée aux bornes du moteur jusqu'à ce que celui-ci ait repris sa vitesse de consigne, ce qui provoque la coupure de son alimentation. 



  Le moteur est donc alimenté par une succession    d'impulsions   d'amplitude constante égale à vo mais dont la largeur ou la durée de chacune d'entre elles est commandée par le signal d'erreur et donc par la vitesse instantanée du moteur. 



  La stabilité de la boucle de réglage de ce servomécanisme non linéaire dépend des fonctions de transfert et du temps, de réponse de chaque élément (moteur 1, dispositif de détection I, dispositif dé comparaison II et relais à action instantanée    III).   Deux cas sont    intéressants   pour la réalisation pratique d'un tel dispositif 1.

   Un fonctionnement parfaitement stable,    c'est-à-      dire   que lorsque la vitesse du moteur    s'écarte   de sa 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 valeur de    consigne,   le    servomécanisme      décrit      agit   dans le sens du    rétablissement-   de la vitesse de    consigne   qui    est      atteinte   après quelques oscillations. Lors d'une nouvelle perturbation le    servomécanisme   fonctionne et le cycle décrit    recommence.   La vitesse du moteur en fonction du temps présente alors la forme générale d'une    succession   - de trains d'oscillations    rapidement   amorties. 



  2. Un fonctionnement    semi-stable   pour lequel la vitesse    oscille   constamment de part et d'autre de sa valeur de consigne avec une fréquence et une amplitude    déterminées   par les    différents   éléments de la boucle de réglage. On peut donc, selon la. précision de marche désirée, agir sur les différents éléments de cette boucle de réglage    afin   de maintenir les    écarts   maxima de cette    amplitude   dans des -limites déterminées à l'avance, fonction de la précision exigée pour    l'instrument      horaire.   



     Il   est évident que dans un tel dispositif, il faut; lorsque    les      fréquences   des    signaux   électriques    i'e   et de référence    4r   sont élevées, que le temps de réponse de    la   boucle soit faible par rapport à la période desdits signaux. 



  Une forme d'exécution du présent dispositif a été décrite    mais      il   est    évident   que de nombreuses variantes peuvent être prévues. 



  En    particulier,   le dispositif de détection I pourrait ne comporter qu'un    détecteur   2 -dans le cas où celui-ci    délivrerait   un signal électrique    ie   dont .la fréquence serait    suffisamment   élevée pour permettre une bonne comparaison et dont la forme serait adéquate. 



  En outre, ce détecteur pourrait être    différemment   constitué, par exemple la denture 6 pourrait être remplacée par    une   série de perçages équidistants répartis sur une circonférence de la roue 3. 



  D'une façon tout à fait générale, le détecteur peut être constitué par tout dispositif à excitation magnétique, optique, radioactive ou capacitive, où la variation des propriétés de la zone périphérique de la roue 3, au cours de sa rotation, provoque    une   variation des    caractéristiques   électriques du circuit    capteur.   



  En outre, la    roue-3   pourrait ne pas être    solidaire   de l'arbre 5 du moteur,    mais   entraînée par celui-ci par    l'intermédiaire   d'un train d'engrenages    réalisant   déjà une multiplication du nombre de tours par unité de temps de l'arbre 5. 



  De nombreux -types de détecteurs répondant à ces exigences sont actuellement    connus   et disponibles sur le marché. 



  Le dispositif de comparaison II comporte, dans cette première- forme d'exécution, toujours un oscillateur de haute qualité: Par contre en lieu et place d'un    discriminateur   de fréquence et de phase, il pourrait comporter un    discriminateur   de phase seulement. 



  Dans    :une   autre variante, le    discriminateur      pourrait   être remplacé par un dispositif de comptage à double entrée, tel qu'illustré par exemple à la    fig.   4. Un tel dispositif de comptage du type    capacitif   comporte deux entrées    alimentées   respectivement par le signal électrique    i'e   et le    signal   de    référence      ir.   Les    impulsions   de ces deux signaux sont comptées    individuellement   puis on forme la    différence   entre le nombre total d'impulsions provenant de    chacune   des entrées,

   de sorte que ce    compteur   à double entrée délivre à chaque    instant   un    signal   d'erreur    it   fonction de cette    différence   entre les nombres    d'impulsions   des signaux    i'e   et    ir   comptés à    partir   de la mise en marche du dispositif.

   Il est évident    qu'il   faut prévoir un compteur    comm   prenant une    mémoire   d'une    capacité      suffisante   pour être toujours notablement supérieure au plus    grand   écart possible, étant donné le temps de réponse du    servomécanisme,   du nombre    d'impulsions   des signaux i e et    ir.   De    cette      manière,

     les    écarts      instantanés   tolérés de vitesse du moteur sont sensiblement plus grands que dans l'exemple décrit comportant un    discrimina-      teur   et agissant à    l'intérieur   de    l'intervalle   de temps séparant deux impulsions successives. Toutefois, ici également, la vitesse et la position    angulaire   de l'arbre 5 du moteur sont maintenues à l'intérieur d'une certaine plage de réglage. Cela provient du fait que l'on    totalise,   pour    commander   le moteur, toutes les    impul-      sions   des signaux    ie   et    ir,   ce qui peut ne pas être toujours le cas dans la première forme d'exécution.

   De cette façon, on    diminue   légèrement la précision instantanée, mais par contre, la précision de fonctionnement sur une très longue durée (1 jour ou 1 an) est toujours égale à cette précision    instantanée,   quel que soit le laps de temps écoulé, ce qui    dans      certains   cas constitue un avantage important. 



  Le    discriminateur   de fréquence et de phase de la première forme d'exécution peut être    remplacé   dans des variantes par tout type de mémoire à double entrée (compteur à accumulation: magnétique, électrique, électronique,    capacitif,   à    ligne   à    retard,   à corps    solide)   présentant une capacité    d'emmagasinage   suffisante par rapport aux fluctuations maximales admises de la vitesse du moteur. 



  A titre d'exemple, le    schéma   d'une    réalisation   concrète du dispositif selon la première forme d'exécution est donné à la    fig.   3. 



  Dans cette réalisation le    discriminateur   de phase 11    est   constitué par deux    canaux   comprenant l'un un    multivibrateur      monostable   formé par les transistors    p-n-p   et l'autre par un    multivibrateur      monostable   formé par des transistors    n-p-n.   De cette façon, on obtient deux canaux symétriques, l'un fonctionnant avec des    impulsions   d'entrée positives et l'autre avec des    impulsions   d'entrée    négatives.   



  Le    relais   à action    instantanée   III    est   constitué par un multivibrateur    bistable   muni d'un    circuit      correctif   maintenant le multivibrateur    bistable   dans l'un de ses états    d'équilibre   tant que les    impulsions   successives qui lui sont délivrées sont de même polarité. 



  Le fonctionnement de cette    réalisation   est le suivant:    _   L'un des canaux du    discriminateur   reçoit la succession d'impulsions négatives formant le signal électrique    i'e      délivré   par le dispositif de    détection   I, :tandis que l'autre canal de ce    discriminateur   reçoit la succession    d'impulsions   positives formant le signal de référence    ir   délivré par l'oscillateur de référence 10. 



  A la :sortie de chacun de ses    canaux   apparaît, déclenchée par chacune des impulsions d'entrée, une impulsion de même forme mais de polarité opposée. 



  Les sorties des deux canaux du    discriminateur   de phase étant reliées entre elles, ces deux    impulsions   sont donc additionnées algébriquement. 



  Selon que l'impulsion du signal électrique i e est en phase, en avance ou en retard sur l'impulsion du signal de référence    ir,   l'addition des deux    impulsions   de sortie correspondantes    fournit   une    impulsion   nulle, négative ou positive, constituant le signal d'erreur    it   à l'entrée du relais à action instantanée.

   

 <Desc/Clms Page number 5> 

 L'arrivée d'une impulsion négative du signal d'erreur    it   sur le relais à action instantanée    III   correspondant à une vitesse .trop grande du moteur provoque, par l'intermédiaire du relais,    l'interruption   de la tension vo d'alimentation du moteur 1 d'une part, et le maintien du relais à action instantanée III dans cette position    d'équilibre   par l'intermédiaire du circuit correctif tant que d'autres impulsions négatives -lui sont délivrées, d'autre part. 



  Lorsqu'il arrive une impulsion positive du signal d'erreur    it   sur le relais à action instantanée III, correspondant à une vitesse trop faible du moteur, le relais bascule et applique la tension d'alimentation vo sur le moteur. En outre, grâce au circuit    correctif,   le relais restera dans cette seconde position d'équilibre tant que d'autres impulsions positives    it   se    succède-      ront,   jusqu'à d'arrivée d'une impulsion négative    it   qui provoquera alors le basculement du relais à action instantanée    III   et ainsi de suite. 



  Dans la seconde forme d'exécution du dispositif illustré à la    fig.   2, seul le dispositif de comparaison II est    différent   du dispositif. selon la première forme d'exécution. 



  Ce dispositif de comparaison II est constitué par un circuit sélectif formé par exemple par un filtre passe-haut    (fig.   5) de précision dont la fréquence nominale ou -de coupure représente la valeur de référence correspondant à la vitesse de consigne du moteur. Ce filtre est le seul élément de la chaîne de réglage dont les variations de caractéristiques dues aux agents extérieurs, température, etc., agissent sur la vitesse de consigne du moteur, il doit donc être d'une exécution très soignée,    stabilisé   et    thermocompensé.   Ce filtre peut être notamment un    filtre   à quartz, à diapason,    magnétostrictif,   à ligne à retard, à barreau vibrant, etc.

   Des filtres pouvant être utilisés sont décrits par exemple par    R.W.      Landee,      D.C.      Dawis,      A.P.      Albrecht   dans    K      Electronic   Designers    Handbook    ,    section   16, Me    Graw-Hill   1957. 



  Ce filtre est    alimenté   par le signal électrique    i'e   fourni par le dispositif de détection I et délivre un signal d'erreur    Ît   pratiquement nul tant que la fréquence du signal électrique i e est inférieure à la fréquence de coupure du filtre et égale à une valeur    ito   dès que la fréquence du signal électrique est supérieure ou égale à cette fréquence de coupure du filtre. Ce signal d'erreur commande, par l'intermédiaire du relais à action instantanée III, la fermeture et l'ouverture du circuit d'alimentation du moteur lorsqu'il est nul ou égal à    ito   respectivement. 



     Cette   seconde forme d'exécution présente l'avantage de ne faire intervenir dans la boucle de réglage que des éléments passifs. Celle-ci forme un circuit oscillateur. 



  Il est évident que diverses variantes peuvent être envisagées, en particulier que le filtre passe-haut soit remplacé par un    filtre   passe-bas. D'autres    variantes   pourraient comporter un résonateur ou un circuit accordé à la place du filtre. 



  Deux formes d'exécution et quelques variantes du dispositif selon l'invention ont été décrites et illustrées à titre d'exemple en référence à un moteur de faible puissance. Il est toutefois évident que toutes ces formes d'exécution et variantes peuvent sans aucune modification, être transposées au réglage de la vitesse de petits moteurs destinés à l'entraînement d'un quelcon- que dispositif ou instrument à l'exclusion d'un instrument pour la mesure du temps. 



  Il faut toutefois remarquer que chaque application présente, du point de vue précision, ses exigences propres, de sorte que les éléments du    servomécanisme   doivent âtre calculés en fonction des exigences requises pour la précision de marche du moteur. 



  Des formes d'exécution décrites, il ressort que le procédé présente les avantages principaux suivants par rapport aux dispositifs connus 1. Possibilité de maintenir la vitesse d'un moteur constante avec une grande précision. En effet, il est possible d'arriver sans    difficultés   à des précisions très élevées. En outre, il est possible de réaliser des moteurs dont la précision ne dépend plus de la durée de marche. 



  2. Un    diviseur   de    fréquence   n'est pas    nécessaire,   malgré -l'utilisation d'une fréquence de    référence   élevée. Cela permet d'éviter une source de pannes et de    difficultés.   



  3. Tout le dispositif est très peu sensible aux facteurs extérieurs tels que température, vibrations, variations de la tension d'alimentation .et de la charge. En fait, seules les variations de caractéristiques de l'oscillateur ou du filtre dues à ces agents extérieurs influencent la précision de marche du moteur. Toutefois,    il   est actuellement relativement aisé de réaliser soit des oscillateurs, soit des filtres dont la    sensibilité      vis-à-      vis   des agents extérieurs est très faible. 



  4. La consommation de toute la boucle de réglage est négligeable par rapport à .la consommation du moteur. 



  5. Il est possible, grâce au temps de réponse faible, de l'ordre de da microseconde des éléments électroniques. du    servo-mécanisme   décrit, de régler avec la précision désirée la vitesse de petits moteurs à courant continu. Ceci permet d'obtenir un meilleur rendement qu'avec un moteur alternatif. En outre, les couples de démarrage et de service sont de l'ordre de quatre à cinq fois supérieurs avec un moteur à courant    continu   qu'avec un moteur à courant alternatif de même encombrement. Les moteurs à courant    continu   sont exempts de phénomènes pendulaires et de glissement; de tels phénomènes sont toujours très gênants. 



  6. L'absence du diviseur de fréquence permet une réalisation de faible volume. En effet, le diviseur de fréquence est généralement un élément volumineux, car il comporte au moins un ou deux étages basse fréquence dont les constituants sont de grandes dimensions. 



  7. Il est possible    d'utiliser   .le même dispositif d'alimentation pour le moteur et pour les circuits de la boucle de commande, toutes les alimentations étant effectuées en tension continue. 



  8. Le dispositif décrit ne comporte aucun amplificateur, ce qui    simplifie   considérablement tout le servomécanisme et permet un volume réduit et une    bonne   sécurité de fonctionnement notamment une indépendance accrue vis-à-vis du phénomène de température. 



  9. Grâce à ses caractéristiques, faible volume, faible consommation, haute précision, indifférence aux agents extérieurs, le dispositif décrit convient spécialement bien pour équiper des dispositifs autonomes et    portatifs.   

 <Desc/Clms Page number 6> 

 10- La commande du moteur est du type  tout ou rien  , ce qui permet de simplifier dans de grandes mesures tout le servomécanisme. 



  11. Pour un même dispositif,    il   est possible, en changeant simplement l'élément de référence, oscillateur ou -filtre, de modifier la précision de la vitesse. On peut donc, par exemple, réaliser toute une gamme d'instruments de mesure de précisions    diverses   à partir d'éléments semblables, seul- l'élément de référence étant    différent.   



  12.    Il   est possible, de    commander   plusieurs moteurs-    simultanément   en synchronisant plusieurs boucles de réglage sur -un même    oscillateur-   ou en commandant plusieurs moteurs à partir    d'un   moteur principal. 



  13. Il est possible de régler non seulement la vitesse d'un moteur, mais également de maintenir la position angulaire de l'arbre -du moteur à    l'intérieur   d'une plage de    réglage   pouvant être ajustée à l'aide des caractéristiques des éléments de la boucle de réglage.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I. Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micro- moteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps, selon lequel on forme un signal électrique dont la fréquence est un multiple de la vitesse de rotation instantanée dé l'arbre du moteur et dont la phase est liée à la position angulaire instantanée de l'arbre dudit moteur,
    caractérisé par le fait qu'on forme un signal d'erreur à deux niveaux par la comparaison en fréquence et en phase simultanément, de ce signal électrique à une valeur de référence correspondant à la vitesse et à la position angulaire de consigne de l'arbre du moteur, ce signal d'erreur présentant une première valeur lorsque la vitesse et la phase du moteur sont au-dessus respectivement en avance par rapport à la valeur de référence et une seconde valeur lorsque la vitesse et la phase du moteur sont au-dessous res- pectivement en retard par rapport à la valeur de référence, puis qu'on commande à l'aide de ce signal d'erreur l'ouverture ou la fermeture d'un circuit d'alimentation ou de commande du moteur.
    II. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant un dispositif de détection du nombre de tours par unité de temps et de la position angulaire de l'arbre du moteur, comportant une partie mobile entraînée par l'arbre du moteur et une partie fixe délivrant un signal électrique dont la fréquence est un multiple du nombre de tours du moteur par unité de temps et dont la phase est liée à la position angulaire de l'arbre du moteur,
    caractérisé par le fait qu'il - comporte en outre un dispositif de comparaison de fréquence et de phase comparant à chaque instant une valeur de référence correspondant à la vitesse et à la position angulaire de consigne de l'arbre du moteur audit signal électrique et délivrant un signal d'erreur à deux niveaux présentant une première valeur lorsque la vitesse et la phase du moteur sont au-dessus respectivement en avance par rapport à la valeur de référence et une seconde valeur lorsque la vitesse- et la phase du moteur sont au-dessous respectivement en retard par rapport à la valeur de référence,
    ainsi qu'un relais à action instantanée commandé par ledit signal d'erreur et provoquant l'ouver- ture ou la fermeture du circuit d'alimentation ou de commande du moteur. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'on forme un signai électrique de référence tel que sa fréquence et sa phase correspondent à la vitesse et à la position angulaire de consigne de l'arbre du moteur puis qu'on compare la fréquence et la phase du signal électrique correspondant à la vitesse instantanée et à la position angulaire instantanée de l'arbre du moteur à la fréquence et à la phase du signal de référence pour former le signal d'erreur. 2.
    Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'on ajuste la fréquence de coupure nominale d'un circuit sélectif à une valeur égale à la fréquence de référence, et alimente ce filtre avec .le signal électrique pour former le signal d'erreur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on forme un signal de référence dont la. fréquence correspond à la vitesse de consigne du moteur, puis qu'on compare à chaque instant le nombre de périodes du signal électrique et du signal de référence écoulées à partir d'un temps initial to, pour former le signal d'erreur. 4.
    Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'on. forme un signal de référence dont la fréquence correspond à la vitesse de consigne du moteur, puis qu'on compare à chaque instant l'écart de phase accumulé à partir d'un temps initial to entre le signal électrique et le signal de référence pour former le signal d'erreur. 5. Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'on module l'alimentation ou la commande du moteur en durée au moyen du signal d'erreur. 6.
    Procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'on donne au signal de référence dont la fréquence et la phase correspondent à la vitesse et la position angulaire de consigne de l'arbre du moteur, une polarité opposée au signal électrique dont la fréquence et la phase correspondent respectivement à la vitesse instantanée et à- la position angulaire instantanée de l'arbre du moteur, puis qu'on additionne ce signal électrique et ce signal de référence pour former le signal d'erreur. 7.
    Procédé selon la revendication I et la sous- revendication 6, caractérisé par le fait qu'on mémorise les signaux électriques et de référence, puis qu'on compare à chaque instant le contenu de ces mémoires pour former le signal d'erreur. 8. Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que le dispositif de comparaison comporte un oscillateur stabilisé et thermo-compensé fournissant un signal de référence dont la fréquence et la phase correspondent respectivement à la vitesse de consigne du moteur et à la position angulaire de consigne de l'arbre du moteur. 9.
    Dispositif selon da revendication II, caractérisé par le fait que le dispositif de comparaison comporte un circuit sélectif stabilisé et thermo-compensé dont la fréquence de coupure correspond à la vitesse de consigne du moteur, alimenté par le signal électrique et fournissant le signal d'erreur. 10.
    Dispositif selon la revendication II et la sous- revendication 8, caractérisé par le fait que le disposi- <Desc/Clms Page number 7> tif de comparaison comporte encore un discriminateur de fréquence et de phase alimenté par le signal électrique et le signal de référence et délivrant le signal d'erreur. 11.
    Dispositif selon la revendication II et la sous- revendication 8, caractérisé par le fait que le dispositif de comparaison comporte encore un dispositif de comptage à double entrée comportant une mémoire, alimentée par le signal électrique et par le signal de référence et fournissant à chaque instant un signal d'erreur fonction de da différence des nombres totaux des impulsions du signal électrique et du signal de référence comptées à partir d'un temps initial te. 12.
    Il est possible de commander plusieurs mo- revendication 9, caractérisé par le fait que le circuit sélectif est constitué par un résonateur. 13. Dispositif selon la revendication II et les sous- revendications 9 et 12, caractérisé par le fait que le circuit sélectif est constitué par un filtre passe-haut ou par un filtre passe-bas.
CH1050466A 1961-07-05 1961-07-05 Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre CH428447A (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1050466A CH428447A (fr) 1961-07-05 1961-07-05 Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1050466A CH428447A (fr) 1961-07-05 1961-07-05 Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH428447A true CH428447A (fr) 1967-01-15

Family

ID=4363926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1050466A CH428447A (fr) 1961-07-05 1961-07-05 Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d'un micromoteur à courant continu pour l'entraînement de tous dispositifs autres qu'un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH428447A (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2448823A1 (fr) * 1979-02-08 1980-09-05 Sony Corp Appareil d'enregistrement video a balayage helicoidal

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2448823A1 (fr) * 1979-02-08 1980-09-05 Sony Corp Appareil d'enregistrement video a balayage helicoidal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0679968B1 (fr) Pièce d&#39;horlogerie mue par une source d&#39;énergie mécanique et régulée par un circuit électronique
EP0171635B1 (fr) Procédé et dispositif de reconnaissance de la position du rotor d&#39;un moteur pas à pas
EP0239820B1 (fr) Convertisseur d&#39;énergie mécanique en énergie électrique
FR2529032A1 (fr) Procede d&#39;alimentation d&#39;un moteur pas a pas monophase pour piece d&#39;horlogerie
EP0057663B1 (fr) Dispositif de commande pour moteur pas à pas
EP3620867B1 (fr) Pièce d&#39;horlogerie comprenant un oscillateur mécanique dont la fréquence moyenne est synchronisée sur celle d&#39;un oscillateur électronique de référence
EP0161582B1 (fr) Ensemble moteur fonctionnant pas à pas
FR2489055A1 (fr) Procede pour reduire la consommation en energie du moteur pas a pas d&#39;une piece d&#39;horlogerie electronique et piece d&#39;horlogerie electronique mettant en oeuvre ce procede
EP0060806B1 (fr) Procédé pour réduire la consommation d&#39;un moteur pas-à-pas et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
FR2536168A1 (fr) Excitateur a coefficient d&#39;utilisation a courant constant pour debitmetre electromagnetique
EP3171231B1 (fr) Circuit detecteur de chocs et son procede de fonctionnement
CH428447A (fr) Procédé pour maintenir constante avec précision la vitesse et la position angulaire d&#39;un micromoteur à courant continu pour l&#39;entraînement de tous dispositifs autres qu&#39;un instrument de mesure du temps et dispositif pour sa mise en oeuvre
EP0135104B1 (fr) Procédé et dispositif de commande d&#39;un moteur pas-à-pas
FR2844649A1 (fr) Procede et dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d&#39;un moteur electrique commande cadence
EP0024737B1 (fr) Détecteur d&#39;avance d&#39;un moteur pas à pas
FR2538185A1 (fr) Dispositif de regulation de vitesse electronique de precision pour un moteur a courant alternatif
EP0077293A1 (fr) Procédé et dispositif de commande d&#39;un moteur pas à pas d&#39;une pièce d&#39;horlogerie
EP0087387A1 (fr) Procédé et dispositif de commande d&#39;un moteur pas à pas bidirectionnel
WO2002046847A1 (fr) Procede d&#39;entretien des oscillations d&#39;un dispositif vibrant et dispositif vibrant mettant en oeuvre ce procede
FR2476409A1 (fr) Piece d&#39;horlogerie avec un dispositif de controle du moteur pas a pas
CH621027B5 (fr)
EP0155661B1 (fr) Circuit de commande d&#39;un moteur pas à pas
EP0108711A1 (fr) Procédé et dispositif de commande d&#39;un moteur pas-à-pas
FR2624988A1 (fr) Dispositif d&#39;asservissement d&#39;un parametre, notamment de la position d&#39;un moteur electrique
EP0190591A1 (fr) Ensemble moteur pouvant fonctionner à grande vitesse