EP0077293A1 - Process and device for controlling a stepping motor in a clock mechanism - Google Patents

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EP0077293A1
EP0077293A1 EP82810397A EP82810397A EP0077293A1 EP 0077293 A1 EP0077293 A1 EP 0077293A1 EP 82810397 A EP82810397 A EP 82810397A EP 82810397 A EP82810397 A EP 82810397A EP 0077293 A1 EP0077293 A1 EP 0077293A1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
state
winding
time
instant
Prior art date
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Application number
EP82810397A
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German (de)
French (fr)
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EP0077293B1 (en
Inventor
Luciano Antognini
Hans-Jürgen Rémus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asulab AG
Original Assignee
Asulab AG
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Publication date
Application filed by Asulab AG filed Critical Asulab AG
Publication of EP0077293A1 publication Critical patent/EP0077293A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0077293B1 publication Critical patent/EP0077293B1/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
    • G04C3/143—Means to reduce power consumption by reducing pulse width or amplitude and related problems, e.g. detection of unwanted or missing step

Definitions

  • the present invention relates to timepieces having a stepping motor, and more particularly a method and a control device for applying to the terminals of the winding of the stepping motor a control signal comprising a series of motor pulses, each of these pulses itself being formed of a series of elementary pulses spaced from one another.
  • each of the driving pulses applied to the motor winding is divided into elementary pulses in the following manner: the voltage source used for supplying the motor is first connected to the terminals of the winding of this engine. This power source is disconnected from said winding and the latter is short-circuited as soon as the current flowing in this winding reaches a first predetermined value. The current in the winding then decreases, and when it reaches a second predetermined value, the power source is again connected to the terminals of the motor winding whose short circuit is eliminated. Such method keeps the current flowing in the motor winding at a substantially constant average value.
  • British Patent No. 2,006,995 recommends chopping each drive pulse applied to the winding of the motor, using two distinct and predetermined values of the chopping rate, the highest value being used only when the motor must provide an abnormally high force. . To this end, this patent recommends using a device detecting the engine load.
  • This known control device also has the disadvantage of not taking into account fluctuations in the voltage supplied by the power source, fluctuations due to variations in the electromotive force and / or the internal resistance of this source.
  • British patent application No. 2,054,916 recommends supplying the winding of a stepping motor with driving pulses each formed from a series of elementary pulses whose width is determined in dependence on the value of the voltage which is supplied by the power source when the latter is connected to the terminals of resistors of known values. According to this prior art, it is determined, substantially every milliseconds, in which range of values this voltage is found and a motor signal form is chosen from among five predetermined signal forms.
  • the main object of the present invention is to propose a method and a device for controlling a stepping motor of a timepiece, making it possible to simply and substantially continuously adapt the power of each driving pulse at the value of at least one of the two quantities characteristics of the power source, that is to say the value of the electromotive force and / or that of the internal resistance of this source.
  • a value of the hash rate is determined periodically, depending on the value of at least one of these characteristic quantities. This value is stored and the hash rate of each driving pulse is set to this value.
  • the stepping motor control device can comprise means reacting for example to the current i flowing in the motor winding by developing and storing, at a given moment, a rate value of chopping which is a decreasing function of VR * Io, where V is the electromotive force and R * the internal resistance of the power source, and means for adjusting to this value the chopping rate of the driving pulses supplied to the motor.
  • each driving pulse is a chopped pulse according to a chopping rate whose value is a continuous function of the characteristic quantities of the stack.
  • a new value of the hash rate is determined periodically.
  • the power source is connected to the motor winding, the current i flowing in this winding is measured and, as soon as it reaches a first predetermined value iM, the motor is put into a first switching state for which the power source is disconnected from the terminals of the motor winding and this winding is short-circuited.
  • the time Tlm set by current i to reach a second predetermined value im lower than the first value iM is measured and stored in memory.
  • the value T2 of the duration of each elementary pulse is adjusted to the value T2m and the value T1 of the duration of the intervals between said elementary pulses is adjusted to the Tlm value.
  • Figure 1 shows the equivalent diagram of a stepping motor.
  • the winding of the motor is symbolized by a winding 1 having an inductivity of value L and a zero resistance, and by a resistance 2 of value R equal to the resistance of the winding of the motor.
  • a rotor la generally comprising a cylindrical bipolar permanent magnet, is magnetically coupled to the winding 1,2 by a stator not shown.
  • the induced movement voltage that is to say the voltage which is induced in the motor winding by the rotation of the rotor, is symbolized in FIG. 1 by a voltage source 3.
  • the value of this induced voltage is designated by U io FIG. 1 also represents the power source of the motor which is shown diagrammatically by a voltage source 4 of zero internal resistance and electromotive force V and by a resistance 5 of value R * equal to the internal resistance of the actual source used to power the engine.
  • the motor control circuit is shown diagrammatically by a first switch 6 used to connect and disconnect the source 4, 5 and the motor winding, and by a second switch 7 used to switch this winding on. circuit or to remove this short circuit.
  • Figure 2 illustrates the manner in which the chopping rate of the driving pulses is determined.
  • the switch 6 is closed and the switch 7 is open.
  • the current i in the winding 1, 2 begins to increase.
  • this current reaches a first predetermined value iM, the choice of which will be explained below, the switch 6 is open and the switch 7 is closed.
  • the winding 1, 2 is therefore disconnected from the power source 4, 5 and short-circuited.
  • the current i begins to decrease, and at a time t2, it reaches a second predetermined value im which the choice will be 'also explained below.
  • the duration Tlm which separates the instants tl and t2 depends on the electrical and magnetic characteristics of the motor.
  • the switch 6 is again closed and the switch 7 is again open.
  • the short circuit is therefore eliminated, and the source 4, 5 is again connected to the winding 1, 2.
  • the current i begins to increase again.
  • it reaches the value iM for the second time.
  • the duration T2m which separates the instants t2 and t3 depends on the electrical and magnetic characteristics of the motor as well as on the electromotive force V of the power source 4 and / or on the value R * of its internal resistance 5. If this electromotive force V decreases, and / or if this resistance R * increases, the time T2m increases.
  • the first predetermined value iM can be chosen fairly freely without this choice appreciably influencing the operation of the engine. However, experience has shown that the value iM should preferably be chosen to be substantially equal to the value of the largest current for which the rotor is not yet rotating. If iM is chosen equal to or less than this value, the chopping rate Ha is independent of the load driven by the motor, which would not be the case if iM was chosen at a higher value.
  • the difference iM-im should not however be chosen too small, so that the durations Tlm and T2m can be measured with sufficient accuracy.
  • the value of im can be chosen from a range of approximately 80 to 90% of the value of iM.
  • Equation (2) above can therefore be written:
  • the driving pulse is formed of elementary pulses of duration T2 equal to the measured duration T2m, separated by interruption periods of duration Tl equal to the measured duration Tlm.
  • the chopping rate Ha of this driving pulse, or the duty cycle of the elementary pulses which compose it, is therefore given by:
  • This hash rate Ha can be determined as described above at the start of each driving pulse.
  • the variations in the electromotive force of the power source and / or its internal resistance are however generally quite slow. This determination can therefore be made at longer intervals. In this case, several successive driving pulses are chopped with the same hash rate.
  • FIG. 3 represents by way of example of a device for implementing the method described above the block diagram of an electronic timepiece comprising a stepping motor 11, and FIG. 3a is a diagram showing signals measured at a few points in the diagram in FIG. 3.
  • This timepiece comprises an oscillator circuit 8 generating a time standard signal H having a frequency equal, for example, to 32,768 Hz.
  • the output of the oscillator 8 is connected to the input of a frequency divider circuit 9 developing, from the time standard signal H, various periodic signals.
  • These signals include in particular a control signal J appearing each time the rotor must advance by one step, and a signal I having a period twice that of the signal J. In general, if the timepiece is provided with a second hand, the period of the control signal J is equal to one second.
  • the timepiece of FIG. 3 further comprises a pulse-forming circuit 15, the output of which delivers a signal, designated by Z, formed by a series of pulses of the same polarity which pass to the state "1" each time the signal J itself passes to the state "1", that is to say every second.
  • the pulse length of signal Z is determined by a servo circuit 16 which receives a measurement signal S representative, for example, of the current flowing in the motor.
  • the circuit 16 uses the signal S to deliver a signal N at an instant which depends on the mechanical load driven by the motor.
  • This circuit 16 will not be described in detail since it can be of the type of any one of the many known control circuits. Such a circuit is moreover not essential for the implementation of the method according to the invention, and it could be omitted.
  • the signal N could be replaced by a signal supplied, for example, by the divider 9.
  • the pulses of the signal Z would then have a constant and predetermined duration.
  • a drive circuit 12 delivers a driving pulse to the winding lla of the motor 11.
  • the voltage at the terminals of this winding is designated by the same reference lla in the Figure 3a.
  • the energy supplied to the winding 11a during each driving pulse is delivered by a power source 10 having, like the source shown in FIG. 1, an electromotive force of value V and an internal resistance of value R * .
  • the polarity of these driving pulses is determined by the logic state of signal I, which alternately takes the state “0” and the state "1" for 1 second.
  • the drive circuit 12 is further arranged so that the driving pulses are chopped in response to a chopping signal M formed of pulses having a high frequency.
  • a chopping signal M formed of pulses having a high frequency.
  • the signal M is supplied by a circuit 13, an example of which will be described later.
  • the durations of each pulse of this signal M and of the time which separates them, and therefore the hash rate Ha, are determined by the circuit 13 from information which is contained in a memory 14.
  • the circuit 13 comprises in in addition to means for periodically correcting this information as a function of the measurement signal S supplied by the drive circuit 12.
  • the periodicity of this correction can be equal to or greater than the period of the motor impulses.
  • FIG. 4 represents an example of a diagram of the circuits 12 and 15 of FIG. 3.
  • the circuit 15 simply comprises, in this example, a flip-flop 39 of type T whose clock input T receives the signal J delivered by the divider of frequency 9 in FIG. 3 at a frequency of 1 Hz.
  • the reset input R of flip-flop 39 receives the signal N of the servo circuit 16 of FIG. 3.
  • the output Q of this flip-flop 39 therefore passes in state "1" when signal J changes to state "1", that is to say each time the rotor must turn one step, and returns to state "0" when the circuit 16 delivers the signal N at a determined time so that the duration of the signal Z, which is delivered by this output Q of the flip-flop 39, is equal to the optimum duration of the driving pulse.
  • circuit 16 could be omitted.
  • the input R of the flip-flop 39 would then be connected to an output, not shown, of the divider 9, chosen so that the duration of the signal Z is equal, for example, to 7.8 milli
  • the circuit 12 of FIG. 3 comprises, in this example, a combinatorial circuit 43 formed by four AND gates 431 to 434, two OR gates 435 and 436 and two inverters 437 and 438.
  • the winding The motor is connected, in a conventional manner, to a circuit formed by four transmission doors 44 to 47 connected between the + V terminal of the power source 10 and the ground.
  • Two other transmission doors 48 and 49 each connect one of the terminals of the winding 11a to a first terminal of a measurement resistor 17, the second terminal of which is connected to ground.
  • the voltage present on the first terminal of this resistor 17 constitutes the signal S mentioned above.
  • a transmission door 50 is connected in parallel with the resistor 17. It is controlled by a signal X supplied as the case may be by the circuit 15 or by the circuit 13.
  • the signal X can be supplied by the forming circuit 15 so that the gate 50 is blocked during the driving and conducting pulses between them.
  • the servo circuit 16 uses this signal S to adjust the length of the pulses Z, and therefore the length of the driving pulses, to the mechanical load driven by the rotor.
  • the signal X can be supplied by the circuit 13, so that the gate 50 is only blocked when this circuit 13 uses the signal S to modify the information contained in the memory 14 and that this door 50 is conductive the rest of the time. This case will be described in more detail later.
  • the current which passes through the winding lla also passes through the resistor 17.
  • the voltage produced by this current at this resistor 17 constitutes the signal S.
  • this combinatorial circuit 43 could be easily modified so that the doors 44 and 45, for example, are both conductive and that the winding is therefore short-circuited between the driving pulses. Such an arrangement is often used to quickly brake the oscillations of the rotor around its equilibrium position, at the end of a driving pulse.
  • FIG. 5 shows by way of example the diagram of an embodiment of the circuit 13 of FIG. 3.
  • This circuit comprises two counters 54 and 55, which together form the memory 14 of the circuit of FIG. 3.
  • the clock inputs CL of these counters 54 and 55 are connected respectively to the outputs of two AND gates 56 and 57.
  • These gates 56 and 57 each have a first input which receives the signal H from the output of the oscillator 8, not shown in this figure, a second input connected to the output Q of a flip-flop 59 of type T, and a third input connected to the exit Q of another rocker, 60, also of type T.
  • the doors 56 and 57 have a fourth input connected directly, respectively via an inverter 65, to the output 52f of a hysteresis circuit which will be described later.
  • This output 52f is also connected to the clock input T of the flip-flop 59 and to a first input of a NAND gate 71, a second input of which is connected to the output Q of the flip-flop 60.
  • the output Q of the flip-flop 59 is connected to the clock input T of the flip-flop 60.
  • the output Q of this flip-flop 60 is connected to the first inputs of a NAND gate 70 and an AND gate 522, as well as at the control input of the transmission door 50 (FIG. 4).
  • This output Q of the flip-flop 60 delivers the signal X mentioned above.
  • the reset inputs R of flip-flops 59 and 60 as well as counters 54 and 55 are connected to the output Q of a flip-flop 371, of type T, which forms a timer circuit 37 with a counter 372 whose input d the clock CL receives the signal J from the frequency divider 9 (FIG. 3).
  • the reset input R of flip-flop 371 and a second input of gate 522 also receive the signal H.
  • the outputs of the counters 54 and 55 which are designated together, for each counter, by the reference Si, are connected to the preselection inputs of two reversible counters 66 and 67, designated together, for each counter also, by the reference Pi.
  • U / D inputs for controlling the counting direction of these counters 66 and 67 permanently receive a logic signal "1", so that these counters operate continuously as down counters.
  • the clock inputs CL of these counters 66 and 67 are connected to the output of gate 522.
  • the PE preselection control input of the counter 67 is connected to the output of a NAND gate 69 whose inputs are connected respectively to the outputs of doors 70 and 71.
  • the PE preselection control input of the counter 66 is also connected to the output of door 69, but via an inverter 68.
  • the counters 66 and 67 each have an output C which delivers a short pulse when their content reaches the value zero. These outputs C are respectively connected to two inputs of an OR gate 73, a third input of which is connected to the output Q of the flip-flop 371.
  • the output of this gate 73 is connected to the clock input T of a flip-flop 710 of type T.
  • the output Q of this flip-flop 710 is connected to a second input of gate 70, and its reset input R is connected, via an inverter 711, to the output Q of the flip-flop 39 (FIG. 4) which delivers the signal Z. This signal Z is also applied to a third input of door 522.
  • the output of door 69 delivers the interrupt control signal M to the drive circuit 12 ( Figures 3 and 4).
  • the hysteresis circuit 52 comprises, in a conventional manner, a differential amplifier 52b, a reference voltage source 52c and a voltage divider formed by two resistors 52d and 52e.
  • This voltage divider is connected between the input 52a of the circuit 52, which receives the signal S from the measurement resistor 17 (FIG. 4), and the output of the amplifier 52b which constitutes the output 52f of the circuit 52.
  • the non-inverting input of this amplifier 52b is connected to the connection point of resistors 52d and 52e, and its inverting input is connected to the output of reference source 52c.
  • the gain of the amplifier 52b, the values of the resistors 52d and 52e as well as of the resistor 17, and the value of the reference voltage supplied by the source 52c are chosen so that when the transmission gate 50 (FIG. 4) is blocked and the current in the winding lla increases, from its zero value for example, the output 52f of the circuit 52 goes to the state "1" at the moment when this current reaches the value iM defined above above and that, when this current decreases from a value greater than or equal to this value iM, this output 52f of circuit 52 does not return to the state "0" only when this current reaches the value im also defined above .
  • FIG. 5a in the case of a normal driving pulse
  • FIG. 5b in the case of a driving pulse during which new values of Tlm and T2m are measured and stored.
  • the state of the outputs of the counter 54 corresponds to a number expressed in binary code, designated by N1 in FIG. 5a, which is equal to the quotient of the duration Tlm defined above (FIG. 2) divided by the frequency of the signal H.
  • the state of the outputs of the counter 55 corresponds to a number, also expressed in binary code, which is designated by N2 in FIG. 5a and which is equal to the quotient of the duration T2m defined above ( Figure 2) divided by the frequency of signal H.
  • signal Z is in the "0" state.
  • the gate 522 is therefore blocked, and the clock inputs CL of the counters 66 and 67 are in the “0” state.
  • the reset input R of flip-flop 710 is in state "1", and the output Q of this flip-flop 710 is therefore in state "0".
  • signal Z is in the state "1".
  • the entry R of flip-flop 710 is therefore in state "0", and the pulses of the signal H, having a frequency of 32,768 Hz, are transmitted to the clock inputs CL of the counters 66 and 67.
  • the preselection command input PE of the counter 67 is on the other hand in the state "0", and this counter counts the pulses of the signal H from a corresponding state, as will be shown below, with the content N2 counter 55.
  • this counter 67 When the content of this counter 67 reaches the value zero, the output C of this counter 67 delivers a short pulse, which is applied to the input T of the flip-flop 710 via the gate 73. The output Q of this flip-flop 710 goes to state “1", and the signal M therefore also goes to state "1".
  • the circuit 12 interrupts the current driving pulse in response to this state "1" of the signal M.
  • the preselection command input PE of the counter 67 changes to the state "1”, and the content N2 of counter 55 is transferred to counter 67, which remains blocked in this state.
  • the preselection command input PE of the counter 66 goes to the state "0", and this counter starts to count the pulses of the signal H from the state it has at this instant, that is ie the state corresponding to the content N1 of the counter 54.
  • the duration during which the signal M remains in the "0" state is equal to the product of the period of the signal H by the number corresponding to the content of the counter 67 at the moment when the signal M goes to state "0". As this number is equal to the number N2 corresponding to the content of the counter 55, this duration T2 is equal to the duration T2m defined above. Similar reasoning shows that the duration during which the signal M remains in the state "1", that is to say the duration Tl of each period of interruption of the driving pulse, is equal to the duration Tlm defined above.
  • the gate 56 begins to allow the pulses of the signal H to pass, which are counted by the counter 54.
  • Tlm which depends only on the electrical and magnetic characteristics of the motor
  • the current in the winding 11a reaches the value im.
  • the output 52f of the hysteresis circuit 52 goes to the state "0". The door 56 is therefore blocked.
  • the content of the counter 54 at this instant is equal to the product of the time Tlm and the frequency of the signal H.
  • the output of gate 71 returns to state "1", and signal M returns to state "0".
  • the drive circuit 12 therefore re-establishes the connection of the winding 11a with the power source 10, and the current in this winding 11a begins to increase again.
  • the gate 57 begins to let pass the pulses of the signal H, which are counted by the counter 55.
  • the preselection command input PE of the counter 66 goes to state "1", and the content of counter 54 is transferred to this counter 66 which remains blocked in this state.
  • the output of the gate 71 is set to the state “1" by the state "0" of the output Q of the flip-flop 60. From this instant, the signal M again becomes dependent on the state of the output Q of the flip-flop 710, which is state "1" at this time.
  • the drive circuit 12 therefore interrupts the driving pulse.
  • the doors 56 and 57 are blocked by the state "0" of the output Q of the flip-flop 60.
  • the transmission door 50 (FIG. 4) is however made conductive by the state “1" of the output Q of this flip-flop 60, and short-circuits the resistor 17. The signal S therefore becomes zero again.
  • the gate 522 allows the pulses of the signal H to pass. These pulses are counted by the counter 66 whose preselection command input PE is in the state " 0 ".
  • the circuit of FIG. 5 therefore makes it possible to implement the method described above.

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Abstract

The present invention concerns a method and a device for controlling a stepping motor of a timepiece, which permit the power of each drive pulse to be adapted to the value of the electromotive force (V) and/or the internal resistance (R*) of the power supply source (10). In accordance with the invention, at a given moment, a value of a chopping rate (Ha) is determined in dependence on the value of the electromotive force V and/or the internal resistance R* of the power supply source (10), said value being stored, and the chopping rate of each control pulse being adjusted to the stored value. The control device comprises means (13) for supplying a chopping signal (M) to a drive circuit (12) of the motor (11). The chopping rate is determined by information contained in a memory (14). The stored information is periodically corrected in dependence on the value of the electromotive force (V) and/or the internal resistance (R*) of the power supply source (10).

Description

La présente invention concerne les pièces d'horlogerie ayant un moteur pas-à-pas, et, plus particulièrement un procédé et un dispositif de commande pour appliquer aux bornes de l'enroulement du moteur pas-à-pas un signal de commande comprenant une suite d'impulsions motrices, chacune de ces impulsions étant elle-même formée d'une suite d'impulsions élémentaires espacées les unes des autres.The present invention relates to timepieces having a stepping motor, and more particularly a method and a control device for applying to the terminals of the winding of the stepping motor a control signal comprising a series of motor pulses, each of these pulses itself being formed of a series of elementary pulses spaced from one another.

Le livre intitulé "Theory and Applications of Step Motors", par Benjamin C. Kuo, West Publishing Co., pages 173 à 180 propose d'alimenter l'enroulement d'un moteur pas-à-pas à l'aide d'un signal de commande de ce type. Selon cet art antérieur, chacune des impulsions motrices appliquées à l'enroulement du moteur est découpée en impulsions élémentaires de la façon suivante : la source de tension utilisée pour l'alimentation du moteur est d'abord branchée aux bornes de l'enroulement de ce moteur. Cette source d'alimentation est déconnectée dudit enroulement et ce dernier est court-circuité dès que le courant circulant dans cet enroulement atteint une première valeur prédéterminée. Le courant dans l'enroulement décroît alors, et lorsqu'il atteint une seconde valeur prédéterminée, la source d'alimentation est à nouveau connectée aux bornes de l'enroulement du moteur dont le court-circuit est supprimé. Un tel procédé permet de maintenir le courant circulant dans l'enroulement du moteur à une valeur moyenne sensiblement constante.The book "Theory and Applications of Step Motors", by Benjamin C. Kuo, West Publishing Co., pages 173-180 suggests feeding the winding of a stepper motor with a control signal of this type. According to this prior art, each of the driving pulses applied to the motor winding is divided into elementary pulses in the following manner: the voltage source used for supplying the motor is first connected to the terminals of the winding of this engine. This power source is disconnected from said winding and the latter is short-circuited as soon as the current flowing in this winding reaches a first predetermined value. The current in the winding then decreases, and when it reaches a second predetermined value, the power source is again connected to the terminals of the motor winding whose short circuit is eliminated. Such method keeps the current flowing in the motor winding at a substantially constant average value.

Néanmoins, si la tension de la source d'alimentation varie, la puissance fournie au moteur varie de la même façon, de sorte que ce procédé connu ne permet pas de maintenir constante la puissance fournie au moteur à chaque impulsion motrice lorsqu'on utilise une source d'alimentation dont la force électromotrice ainsi que la résistance interne varient au cours du temps.However, if the voltage of the power source varies, the power supplied to the motor varies in the same way, so that this known method does not make it possible to keep constant the power supplied to the motor at each driving pulse when using a power source whose electromotive force and internal resistance vary over time.

Le brevet britannique no 2.006.995 préconise de hacher chaque impulsion motrice appliquée à l'enroulement du moteur, en utilisant deux valeurs distinctes et prédéterminées du taux de hachage, la valeur la plus élevée étant utilisée seulement lorsque le moteur doit fournir un effort anormalement élevé. A cet effet, ce brevet préconise d'utiliser un dispositif détectant la charge du moteur.British Patent No. 2,006,995 recommends chopping each drive pulse applied to the winding of the motor, using two distinct and predetermined values of the chopping rate, the highest value being used only when the motor must provide an abnormally high force. . To this end, this patent recommends using a device detecting the engine load.

Ce dispositif de commande connu a lui aussi pour inconvénient de ne pas tenir compte des fluctuations de la tension fournie par la source d'alimentation, fluctuations dues à des variations de la force électromotrice et/ou de la résistance interne de cette source.This known control device also has the disadvantage of not taking into account fluctuations in the voltage supplied by the power source, fluctuations due to variations in the electromotive force and / or the internal resistance of this source.

Or, dans les pièces d'horlogerie électroniques, on a actuellement tendance à utiliser comme source d'alimentation électrique une pile au lithium. Il est connu que la force électromotrice fournie par de telles piles diminue de façon relativement importante au cours de la durée de service de cette pile, et que la résistance interne de cette pile est sujette à des variations importantes au cours de cette durée de service ainsi que sous l'effet de variations de température. Cette diminution de force électromotrice et/ou ces variations de résistance interne peuvent entraîner un arrêt du moteur, et donc un arrêt du fonctionnement de la pièce d'horlogerie, bien avant la fin de la durée de vie de la pile. Pour éviter cet inconvénient, on doit dimensionner le moteur de telle sorte qu'il puisse continuer à fonctionner même lorsque la pile fournit sa force électromotrice la plus faible et présente sa résistance interne la plus élevée. Il en résulte une sur-consommation du moteur pendant la plus grande partie de la durée de vie de la pile.However, in electronic timepieces, there is currently a tendency to use a lithium battery as the power source. It is known that the electromotive force supplied by such batteries decreases relatively significantly during the service life of this battery, and that the internal resistance of this battery is subject to significant variations during this service life as well only under the effect of temperature variations. This reduction in electromotive force and / or these variations in internal resistance may cause the engine to stop, and therefore the operation of the timepiece to stop, well before the end of the battery life. To avoid this drawback, the motor must be dimensioned so that it can continue to operate even when the battery provides its lowest electromotive force and has its highest internal resistance. This results in over-consumption of the motor for most of the life of the battery.

La demande de brevet britannique no 2.054.916 préconise d'alimenter l'enroulement d'un moteur pas-à-pas avec des impulsions motrices formées chacune d'une suite d'impulsions élémentaires dont la largeur est déterminée en dépendance de la valeur de la tension qui est fournie par la source d'alimentation lorsque cette dernière est branchée aux bornes de résistances de valeurs connues. Selon cet art antérieur, on détermine, sensiblement toutes les millisecondes, dans quel domaine de valeurs se trouve cette tension et on choisit en conséquence une forme de signal moteur parmi cinq formes de signaux prédéterminées.British patent application No. 2,054,916 recommends supplying the winding of a stepping motor with driving pulses each formed from a series of elementary pulses whose width is determined in dependence on the value of the voltage which is supplied by the power source when the latter is connected to the terminals of resistors of known values. According to this prior art, it is determined, substantially every milliseconds, in which range of values this voltage is found and a motor signal form is chosen from among five predetermined signal forms.

Il s'agit donc là d'un réglage discontinu de la puissance des impulsions motrices en fonction de la tension de la source d'alimentation, et il en résulte des variations importantes du couple moteur pouvant causer des pas perdus. De plus, ce réglage étant discontinu, il ne permet pas de réaliser de façon efficace un asservissement de l'énergie des impulsions motrices à la charge que doit entraîner le moteur.This is therefore a discontinuous adjustment of the power of the driving pulses as a function of the voltage of the power source, and this results in significant variations in the motor torque which can cause lost steps. In addition, this adjustment being discontinuous, it does not allow effective control of the energy of the driving pulses to the load which the motor must drive.

C'est pourquoi la présente invention a principalement pour objet de proposer un procédé et un dispositif de commande d'un moteur pas-à-pas d'une pièce d'horlogerie, permettant d'adapter simplement et de façon sensiblement continue la puissance de chaque impulsion motrice à la valeur d'au moins l'une des deux grandeurs caractéristiques de la source d'alimentation, c'est-à-dire la valeur de la force électromotrice et/ou celle de la résistance interne de cette source.This is why the main object of the present invention is to propose a method and a device for controlling a stepping motor of a timepiece, making it possible to simply and substantially continuously adapt the power of each driving pulse at the value of at least one of the two quantities characteristics of the power source, that is to say the value of the electromotive force and / or that of the internal resistance of this source.

Conformément à l'invention, une valeur du taux de hachage est déterminée périodiquement, en dépendance de la valeur d'au moins l'une de ces grandeurs caractéristiques. Cette valeur est mise en mémoire et le taux de hachage de chaque impulsion motrice est réglé à cette valeur. Le dispositif de commande de moteur pas-à-pas selon l'invention peut comprendre des moyens réagissant par exemple au courant i circulant dans l'enroulement du moteur en élaborant et en mettant en mémoire, à un moment donné, une valeur de taux de hachage qui est une fonction décroissante de V-R*Io, où V est la force électromotrice et R* la résistance interne de la source d'alimentation, et des moyens pour régler à cette valeur le taux de hachage des impulsions motrices fournies au moteur.According to the invention, a value of the hash rate is determined periodically, depending on the value of at least one of these characteristic quantities. This value is stored and the hash rate of each driving pulse is set to this value. The stepping motor control device according to the invention can comprise means reacting for example to the current i flowing in the motor winding by developing and storing, at a given moment, a rate value of chopping which is a decreasing function of VR * Io, where V is the electromotive force and R * the internal resistance of the power source, and means for adjusting to this value the chopping rate of the driving pulses supplied to the motor.

Ainsi, dans le dispositif de commande selon l'invention, chaque impulsion motrice est une impulsion hachée selon un taux de hachage dont la valeur est une fonction continue des grandeurs caractéristiques de la pile.Thus, in the control device according to the invention, each driving pulse is a chopped pulse according to a chopping rate whose value is a continuous function of the characteristic quantities of the stack.

Selon un mode de réalisation actuellement préféré, une nouvelle valeur du taux de hachage est déterminée périodiquement. En réponse à un signal de recalibrage périodique apparaissant, par exemple, toutes les seize minutes, la source d'alimentation est reliée à l'enroulement du moteur, le courant i circulant dans cet enroulement est mesuré et, dès qu'il atteint une première valeur prédéterminée iM, le moteur est mis dans un premier état de commutation pour lequel la source d'alimentation est déconnectée des bornes de l'enroulement du moteur et cet enroulement est court-circuité. Le temps Tlm mis par le courant i pour atteindre une deuxième valeur prédéterminée im inférieure à la première valeur iM est mesuré et mis en mémoire. Lorsque ce courant i atteint cette valeur im, le moteur est mis dans un deuxième état de commutation pour lequel le court-circuit de l'enroulement est supprimé et la source d'alimentation est à nouveau reliée aux bornes de l'enroulement. Le temps T2m mis par le courant i pour atteindre à nouveau la première valeur prédéterminée est également mesuré et mis en mémoire.According to a currently preferred embodiment, a new value of the hash rate is determined periodically. In response to a periodic recalibration signal appearing, for example, every sixteen minutes, the power source is connected to the motor winding, the current i flowing in this winding is measured and, as soon as it reaches a first predetermined value iM, the motor is put into a first switching state for which the power source is disconnected from the terminals of the motor winding and this winding is short-circuited. The time Tlm set by current i to reach a second predetermined value im lower than the first value iM is measured and stored in memory. When this current i reaches this value im, the motor is put into a second switching state for which the short circuit of the winding is eliminated and the power source is again connected to the terminals of the winding. The time T2m taken by the current i to reach the first predetermined value again is also measured and stored in memory.

Dans la suite de cette impulsion motrice et dans les impulsions motrices qui suivent cette dernière, la valeur T2 de la durée de chaque impulsion élémentaire est réglée à la valeur T2m et la valeur Tl de la durée des intervalles entre lesdites impulsions élémentaires est réglée à la valeur Tlm.In the continuation of this driving pulse and in the driving pulses which follow the latter, the value T2 of the duration of each elementary pulse is adjusted to the value T2m and the value T1 of the duration of the intervals between said elementary pulses is adjusted to the Tlm value.

Il sera démontré plus loin que le taux de hachage T2 T1+T2 ainsi déterminé est sensiblement égal à RIo V-R*Io' où V est la force électromotrice de la source de tension d'alimentation, R la résistance de l'enroulement du moteur, R* la résistance interne de ladite source d'alimentation et 10 un paramètre prédéterminé égal à iM+im 2. Le choix des valeurs prédéterminées iM et im sera décrit ci-dessous.It will be shown later that the chopping rate T2 T1 + T2 thus determined is substantially equal to RIo VR * Io 'where V is the electromotive force of the supply voltage source, R the resistance of the motor winding, R * the internal resistance of said power source and 1 0 a predetermined parameter equal to iM + im 2. The choice of predetermined values iM and im will be described below.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, description faite en référence au dessin annexé dans lequel :

  • - la figure 1 est un schéma électrique équivalent d'un moteur pas-à-pas;
  • - la figure 2 est un diagramme permettant d'expliquer le procédé selon l'invention;
  • - la figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande selon un mode de réalisation de l'invention;
  • - la figure 3a est un diagramme qui représente des signaux mesurés en quelques points du schéma de la figure 3;
  • - la figure 4 est un schéma détaillé d'un exemple d'une partie du dispositif de la figure 3, selon un mode de réalisation de l'invention;
  • - la figure 5 est un schéma détaillé d'une autre partie du dispositif de la figure 3, selon un mode de réalisation de l'invention; et
  • - les figures 5a et 5b sont des diagrammes qui représentent des signaux mesurés en quelques points du circuit de la figure 5 dans deux modes de fonctionnement de ce circuit.
The characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows of an embodiment of the invention, description made with reference to the appended drawing in which:
  • - Figure 1 is an equivalent electrical diagram of a stepping motor;
  • - Figure 2 is a diagram for explaining the method according to the invention;
  • - Figure 3 is a block diagram of a control device according to one embodiment of the invention;
  • - Figure 3a is a diagram which represents signals measured at a few points in the diagram of Figure 3;
  • - Figure 4 is a detailed diagram of an example of a part of the device of Figure 3, according to an embodiment of the invention;
  • - Figure 5 is a detailed diagram of another part of the device of Figure 3, according to an embodiment of the invention; and
  • - Figures 5a and 5b are diagrams which represent signals measured at some points of the circuit of Figure 5 in two modes of operation of this circuit.

La figure 1 représente le schéma équivalent d'un moteur pas-à-pas. L'enroulement du moteur est symbolisé par un enroulement 1 ayant une inductivité de valeur L et une résistance nulle, et par une résistance 2 de valeur R égale à la résistance de l'enroulement du moteur. Un rotor la, comprenant généralement un aimant permanent bipolaire cylindrique, est couplé magnétiquement à l'enroulement 1,2 par un stator non représenté. La tension induite de mouvement, c'est-à-dire la tension qui est induite dans l'enroulement du moteur par la rotation du rotor, est symbolisée sur la figure 1 par une source de tension 3. La valeur de cette tension induite est désignée par Uio La figure 1 représente également la source d'alimentation du moteur qui est schématisée par une source de tension 4 de résistance interne nulle et de force électromotrice V et par une résistance 5 de valeur R* égale à la résistance interne de la source réelle servant à alimenter le moteur.Figure 1 shows the equivalent diagram of a stepping motor. The winding of the motor is symbolized by a winding 1 having an inductivity of value L and a zero resistance, and by a resistance 2 of value R equal to the resistance of the winding of the motor. A rotor la, generally comprising a cylindrical bipolar permanent magnet, is magnetically coupled to the winding 1,2 by a stator not shown. The induced movement voltage, that is to say the voltage which is induced in the motor winding by the rotation of the rotor, is symbolized in FIG. 1 by a voltage source 3. The value of this induced voltage is designated by U io FIG. 1 also represents the power source of the motor which is shown diagrammatically by a voltage source 4 of zero internal resistance and electromotive force V and by a resistance 5 of value R * equal to the internal resistance of the actual source used to power the engine.

Dans la figure 1, le circuit de commande du moteur est schématisé par un premier interrupteur 6 servant à connecter et à déconnecter la source 4, 5 et l'enroulement du moteur, et par un second interrupteur 7 servant à mettre cet enroulement en court-circuit ou à supprimer ce court-circuit.In FIG. 1, the motor control circuit is shown diagrammatically by a first switch 6 used to connect and disconnect the source 4, 5 and the motor winding, and by a second switch 7 used to switch this winding on. circuit or to remove this short circuit.

La figure 2 illustre la manière selon laquelle le taux de hachage des impulsions motrices est déterminé.Figure 2 illustrates the manner in which the chopping rate of the driving pulses is determined.

A un instant to coïncidant avec le début d'une impulsion motrice, l'interrupteur 6 est fermé et l'interrupteur 7 est ouvert. Le courant i dans l'enroulement 1, 2 commence à croître. Lorsque, à un instant tl, ce courant atteint une première valeur prédéterminée iM, dont le choix sera expliqué plus loin, l'interrupteur 6 est ouvert et l'interrupteur 7 est fermé. L'enroulement 1, 2 est donc déconnecté de la source d'alimentation 4, 5 et mis en court-circuit. Le courant i commence à décroître, et à un instant t2, il atteint une deuxième valeur prédéterminée im dont le choix sera 'également expliqué plus loin. La durée Tlm qui sépare les instants tl et t2 dépend des caractéristiques électriques et magnétiques du moteur.At an instant to coincide with the start of a driving pulse, the switch 6 is closed and the switch 7 is open. The current i in the winding 1, 2 begins to increase. When, at an instant t1, this current reaches a first predetermined value iM, the choice of which will be explained below, the switch 6 is open and the switch 7 is closed. The winding 1, 2 is therefore disconnected from the power source 4, 5 and short-circuited. The current i begins to decrease, and at a time t2, it reaches a second predetermined value im which the choice will be 'also explained below. The duration Tlm which separates the instants tl and t2 depends on the electrical and magnetic characteristics of the motor.

A l'instant t2, l'interrupteur 6 est à nouveau fermé et l'interrupteur 7 est à nouveau ouvert. Le court-circuit est donc supprimé, et la source 4, 5 est à nouveau connectée à l'enroulement 1, 2. Le courant i recommence à croître. A un instant t3, il atteint pour la deuxième fois la valeur iM. La durée T2m qui sépare les instants t2 et t3 dépend des caractéristiques électriques et magnétiques du moteur ainsi que de la force électromotrice V de la source d'alimentation 4 et/ou de la valeur R* de sa résistance interne 5. Si cette force électromotrice V diminue, et/ou si cette résistance R* augmente, le temps T2m augmente.At time t2, the switch 6 is again closed and the switch 7 is again open. The short circuit is therefore eliminated, and the source 4, 5 is again connected to the winding 1, 2. The current i begins to increase again. At an instant t3, it reaches the value iM for the second time. The duration T2m which separates the instants t2 and t3 depends on the electrical and magnetic characteristics of the motor as well as on the electromotive force V of the power source 4 and / or on the value R * of its internal resistance 5. If this electromotive force V decreases, and / or if this resistance R * increases, the time T2m increases.

Les durées Tlm-et T2m sont mesurées et mémorisées. Après l'instant t3, et jusqu'à la fin de l'impulsion motrice, les interrupteurs 6 et 7 sont commandés de manière que l'enroulement soit alternativement court-circuité et relié à la source 4, 5 pendant des périodes successives de durée Tl et T2 respectivement égales à Tlm et T2m. En d'autres termes, l'impulsion motrice est hachée avec un taux de hachage Ha défini par Ha = T2m T1m+T2m, et elle est composée d'un train d'impulsions élémentaires ayant un rapport cyclique qui est aussi égal à Ha.The times Tlm-and T2m are measured and stored. After the instant t3, and until the end of the driving pulse, the switches 6 and 7 are controlled so that the winding is alternately short-circuited and connected to the source 4, 5 for successive periods of duration Tl and T2 respectively equal to Tlm and T2m. In other words, the driving pulse is chopped with a chopping rate Ha defined by Ha = T2m T1m + T2m, and it is composed of a train of elementary pulses having a duty cycle which is also equal to Ha.

La première valeur prédéterminée iM peut être choisie assez librement sans que ce choix influence sensiblement le fonctionnement du moteur. L'expérience a cependant montré que la valeur iM doit être choisie de préférence sensiblement égale à la valeur du courant le plus grand pour lequel le rotor ne tourne pas encore. Si iM est choisie égale ou inférieure à cette valeur, le taux de hachage Ha est indépendant de la charge entraînée par le moteur, ce qui ne serait pas le cas si iM était choisie à une valeur plus élevée.The first predetermined value iM can be chosen fairly freely without this choice appreciably influencing the operation of the engine. However, experience has shown that the value iM should preferably be chosen to be substantially equal to the value of the largest current for which the rotor is not yet rotating. If iM is chosen equal to or less than this value, the chopping rate Ha is independent of the load driven by the motor, which would not be the case if iM was chosen at a higher value.

La deuxième valeur prédéterminée im peut également être choisie assez librement. Il suffit que la différence iM-im soit faible par rapport à iM, de manière que les durées Tlm et T2m soient également faibles par rapport à la constante de temps T = R de l'enroulement du moteur. Il sera montré plus loin que cette condition est nécessaire pour que le taux de hachage déterminé de la manière décrite ci-dessus ne dépende pratiquement que des caractéristiques de la source d'alimentation.The second predetermined value im can also be chosen quite freely. It suffices that the difference iM-im is small compared to iM, so that the durations Tlm and T2m are also small compared to the time constant T = R of the motor winding. It will be shown later that this condition is necessary so that the chopping rate determined in the manner described above depends practically only on the characteristics of the power source.

La différence iM-im ne doit cependant pas être choisie trop faible, pour que les durées Tlm et T2m puissent être mesurées avec une précision suffisante. Pratiquement, la valeur de im peut être choisie dans une gamme allant de 80 à 90% environ de la valeur de iM.The difference iM-im should not however be chosen too small, so that the durations Tlm and T2m can be measured with sufficient accuracy. In practical terms, the value of im can be chosen from a range of approximately 80 to 90% of the value of iM.

D'une manière générale, les courants et les tensions intervenant dans le fonctionnement du moteur sont liés par la relation :

Figure imgb0001
dans laquelle Um est la tension aux bornes du moteur et i est le courant circulant dans son enroulement.In general, the currents and voltages involved in the operation of the motor are linked by the relationship:
Figure imgb0001
 in which U m is the voltage across the motor and i is the current flowing in its winding.

Si la valeur du courant iM est choisie de manière que le rotor ne tourne pas encore à l'instant tl, la tension induite Ui est encore nulle à cet instant tl, et l'équation (1) ci-dessus peut s'écrire :

Figure imgb0002
If the value of the current iM is chosen so that the rotor does not rotate yet at the instant tl, the induced voltage U i is still zero at this instant tl, and equation (1) above can be written :
Figure imgb0002

Entre les instants tl et t2, le rotor ne tourne toujours pas. L'interrupteur 7 est fermé et la tension Um aux bornes du moteur est donc nulle, à condition que la résistance interne de cette interrupteur 7 soit négligeable, ce qui est le cas en pratique. L'équation (2) ci-dessus peut donc s'écrire :

Figure imgb0003
Between instants tl and t2, the rotor still does not rotate. The switch 7 is closed and the voltage U m at the terminals of the motor is therefore zero, provided that the internal resistance of this switch 7 is negligible, which is the case in practice. Equation (2) above can therefore be written:
Figure imgb0003

Entre les instants t2 et t3, l'interrupteur 6 est fermé, mais le rotor ne tourne toujours pas. La tension Um est égale à (V-R*·i). L'équation (2) ci-dessus devient donc :

Figure imgb0004
Between times t2 and t3, the switch 6 is closed, but the rotor still does not rotate. The voltage U m is equal to (VR * · i). Equation (2) above therefore becomes:
Figure imgb0004

Si la valeur du courant im est choisie suffisamment proche de celle du courant iM, les temps Tlm et T2m sont courts par rapport à la constante de temps T = L R de l'enroulement du moteur, et il est admissible de remplacer le terme di dt par un terme (- Δi T1m) dans l'équation (3) et par un terme Δi T2m dans l'équation (4) avec, dans les deux cas, Δi = iM - im. Il est de même possible de remplacer le terme i par sa valeur moyenne Io dans les intervalles tl-t2 et t2-t3, valeur moyenne qui est égale à iM+im 2.If the value of the current im is chosen sufficiently close to that of the current iM, the times Tlm and T2m are short compared to the time constant T = LR of the motor winding, and it is admissible to replace the term di dt by a term (- Δi T1m) in equation (3) and by a term Δi T2m in equation (4) with, in both cases, Δi = iM - im. It is also possible to replace the term i by its mean value Io in the intervals tl-t2 and t2-t3, mean value which is equal to iM + im 2.

Les équations (3) et (4) ci-dessus deviennent alors respectivement :

Figure imgb0005
et
Figure imgb0006
 Equations (3) and (4) above then become respectively:
Figure imgb0005
 and
Figure imgb0006

Ces équations (5) et (6) donnent respectivement :

Figure imgb0007
et
Figure imgb0008
 These equations (5) and (6) give respectively:
Figure imgb0007
 and
Figure imgb0008

Après l'instant t3, l'impulsion motrice est formée d'impulsions élémentaires de durée T2 égale à la durée mesurée T2m, séparées par des périodes d'interruption de durée Tl égale à la durée mesurée Tlm. Le taux de hachage Ha de cette impulsion motrice, ou le rapport cyclique des impulsions élémentaires qui la composent, est donc donné par :

Figure imgb0009
After the instant t3, the driving pulse is formed of elementary pulses of duration T2 equal to the measured duration T2m, separated by interruption periods of duration Tl equal to the measured duration Tlm. The chopping rate Ha of this driving pulse, or the duty cycle of the elementary pulses which compose it, is therefore given by:
Figure imgb0009

En remplaçant dans cette équation Tlm et T2m par leurs valeurs données par les équations (7) et (8), et après simplification, on trouve :

Figure imgb0010
By replacing in this equation Tlm and T2m by their values given by equations (7) and (8), and after simplification, we find:
Figure imgb0010

Cette équation (9) montre que le taux de hachage augmente lorsque la force électromotrice V de la source d'alimentation diminue et/ou que sa résistance interne R* augmente, ce qui est le but recherché.This equation (9) shows that the chopping rate increases when the electromotive force V of the power source decreases and / or that its internal resistance R * increases, which is the aim sought.

Ce taux de hachage Ha peut être déterminé de la manière décrite ci-dessus au début de chaque impulsion motrice. Les variations de la force électromotrice de la source d'alimentation et/ou de sa résistance interne sont cependant en général assez lentes. Cette détermination peut donc être faite à des intervalles plus longs. Dans ce cas, plusieurs impulsions motrices successives sont hachées avec le même taux de hachage.This hash rate Ha can be determined as described above at the start of each driving pulse. The variations in the electromotive force of the power source and / or its internal resistance are however generally quite slow. This determination can therefore be made at longer intervals. In this case, several successive driving pulses are chopped with the same hash rate.

La figure 3 représente à titre d'exemple de dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus le schéma synoptique d'une pièce d'horlogerie électronique comportant un moteur pas-à-pas 11, et la figure 3a est un diagramme montrant des signaux mesurés en quelques points du schéma de la figure 3. Cette pièce d'horlogerie comprend un circuit oscillateur 8 générateur d'un signal de standard de temps H ayant une fréquence égale, par exemple, à 32'768 Hz. La sortie de l'oscillateur 8 est reliée à l'entrée d'un circuit diviseur de fréquence 9 élaborant, à partir du signal de standard de temps H, divers signaux périodiques. Ces signaux comprennent notamment un signal de commande J apparaissant chaque fois que le rotor doit avancer d'un pas, et un signal I ayant une période double de celle du signal J. En général, si la pièce d'horlogerie est munie d'une aiguille des secondes, la période du signal de commande J est égale à une seconde.FIG. 3 represents by way of example of a device for implementing the method described above the block diagram of an electronic timepiece comprising a stepping motor 11, and FIG. 3a is a diagram showing signals measured at a few points in the diagram in FIG. 3. This timepiece comprises an oscillator circuit 8 generating a time standard signal H having a frequency equal, for example, to 32,768 Hz. The output of the oscillator 8 is connected to the input of a frequency divider circuit 9 developing, from the time standard signal H, various periodic signals. These signals include in particular a control signal J appearing each time the rotor must advance by one step, and a signal I having a period twice that of the signal J. In general, if the timepiece is provided with a second hand, the period of the control signal J is equal to one second.

La pièce d'horlogerie de la figure 3 comporte en outre un circuit formateur d'impulsions 15 dont la sortie délivre un signal, désigné par Z, formé d'une suite d'impulsions de même polarité qui passent à l'état "1" chaque fois que le signal J passe lui-même à l'état "1", c'est-à-dire chaque seconde.The timepiece of FIG. 3 further comprises a pulse-forming circuit 15, the output of which delivers a signal, designated by Z, formed by a series of pulses of the same polarity which pass to the state "1" each time the signal J itself passes to the state "1", that is to say every second.

La longueur des impulsions du signal Z est déterminée par un circuit d'asservissement 16 qui reçoit un signal de mesure S représentatif, par exemple, du courant qui circule dans le moteur. Le circuit 16 utilise le signal S pour délivrer un signal N à un instant qui dépend de la charge mécanique entraînée par le moteur. Ce circuit 16 ne sera pas décrit en détail car il peut être du type de l'un quelconque des nombreux circuits d'asservissement connus. Un tel circuit n'est d'ailleurs pas indispensable à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et il pourrait être supprimé. Dans ce cas, le signal N pourrait être remplacé par un signal fourni, par exemple, par le diviseur 9. Les impulsions du signal Z auraient alors une durée constante et prédéterminée.The pulse length of signal Z is determined by a servo circuit 16 which receives a measurement signal S representative, for example, of the current flowing in the motor. The circuit 16 uses the signal S to deliver a signal N at an instant which depends on the mechanical load driven by the motor. This circuit 16 will not be described in detail since it can be of the type of any one of the many known control circuits. Such a circuit is moreover not essential for the implementation of the method according to the invention, and it could be omitted. In this case, the signal N could be replaced by a signal supplied, for example, by the divider 9. The pulses of the signal Z would then have a constant and predetermined duration.

Chaque fois que le signal Z est à l'état "1", un circuit d'entraînement 12 délivre une impulsion motrice à l'enroulement lla du moteur 11. La tension aux bornes de cet enroulement est désignée par la même référence lla dans la figure 3a. L'énergie fournie à l'enroulement lla pendant chaque impulsion motrice est délivrée par une source d'alimentation 10 ayant, comme la source représentée à la figure 1, une force électromotrice de valeur V et une résistance interne de valeur R*.Each time the signal Z is in the state "1", a drive circuit 12 delivers a driving pulse to the winding lla of the motor 11. The voltage at the terminals of this winding is designated by the same reference lla in the Figure 3a. The energy supplied to the winding 11a during each driving pulse is delivered by a power source 10 having, like the source shown in FIG. 1, an electromotive force of value V and an internal resistance of value R * .

La polarité de ces impulsions motrices est déterminée par l'état logique du signal I, qui prend alternativement l'état "0" et l'état "1" pendant 1 seconde.The polarity of these driving pulses is determined by the logic state of signal I, which alternately takes the state "0" and the state "1" for 1 second.

Le circuit d'entraînement 12 est en outre agencé de manière que les impulsions motrices soient hachées en réponse à un signal de hachage M formé d'impulsions ayant une fréquence élevée. Chaque fois que le signal M est à l'état "1", par exemple, le circuit d'entraînement 12 interrompt la liaison entre la source d'alimentation 10 et l'enroulement lla, et met ce dernier en court-circuit. Lorsque le signal M est à l'état "0", le circuit d'entraînement 12 supprime le court-circuit de l'enroulement lla et relie ce dernier à la source d'alimentation 10.The drive circuit 12 is further arranged so that the driving pulses are chopped in response to a chopping signal M formed of pulses having a high frequency. Each time that the signal M is in the state "1", for example, the drive circuit 12 interrupts the connection between the power source 10 and the winding 11a, and puts the latter in short-circuit. When the signal M is in the state "0", the drive circuit 12 eliminates the short-circuit of the winding 11a and connects the latter to the power source 10.

Le signal M est fourni par un circuit 13, dont un exemple sera décrit plus loin. Les durées de chaque impulsion de ce signal M et du laps de temps qui les sépare, et donc le taux de hachage Ha, sont déterminées par le circuit 13 à partir d'informations qui sont contenues dans une mémoire 14. Le circuit 13 comporte en outre des moyens pour corriger périodiquement ces informations en fonction du signal de mesure S fourni par le circuit d'entraînement 12.The signal M is supplied by a circuit 13, an example of which will be described later. The durations of each pulse of this signal M and of the time which separates them, and therefore the hash rate Ha, are determined by the circuit 13 from information which is contained in a memory 14. The circuit 13 comprises in in addition to means for periodically correcting this information as a function of the measurement signal S supplied by the drive circuit 12.

La périodicité de cette correction peut être égale à la période des impulsions motrices, ou être plus grande que cette période.The periodicity of this correction can be equal to or greater than the period of the motor impulses.

La figure 4 représente un exemple de schéma des circuits 12 et 15 de la figure 3. Le circuit 15 comporte simplement, dans cet exemple, une bascule 39 de type T dont l'entrée d'horloge T reçoit le signal J délivré par le diviseur de fréquence 9 de la figure 3 à une fréquence de 1 Hz. L'entrée R de remise à zéro de la bascule 39 reçoit le signal N du circuit d'asservissement 16 de la figure 3. La sortie Q de cette bascule 39 passe donc à l'état "1" lorsque le signal J passe à l'état "1", c'est-à-dire chaque fois que le rotor doit tourner d'un pas, et repasse à l'état "0" lorsque le circuit 16 délivre le signal N à un instant déterminé de manière que la durée du signal Z, qui est délivré par cette sortie Q de la bascule 39, soit égale à la durée optimum de l'impulsion motrice. Comme cela a déjà été mentionné, le circuit 16 pourrait être supprimé. L'entrée R de la bascule 39 serait alors reliée à une sortie, non représentée, du diviseur 9, choisie de manière que la durée du signal Z soit égale, par exemple, à 7,8 millisecondes.FIG. 4 represents an example of a diagram of the circuits 12 and 15 of FIG. 3. The circuit 15 simply comprises, in this example, a flip-flop 39 of type T whose clock input T receives the signal J delivered by the divider of frequency 9 in FIG. 3 at a frequency of 1 Hz. The reset input R of flip-flop 39 receives the signal N of the servo circuit 16 of FIG. 3. The output Q of this flip-flop 39 therefore passes in state "1" when signal J changes to state "1", that is to say each time the rotor must turn one step, and returns to state "0" when the circuit 16 delivers the signal N at a determined time so that the duration of the signal Z, which is delivered by this output Q of the flip-flop 39, is equal to the optimum duration of the driving pulse. As already mentioned, circuit 16 could be omitted. The input R of the flip-flop 39 would then be connected to an output, not shown, of the divider 9, chosen so that the duration of the signal Z is equal, for example, to 7.8 milliseconds.

Le circuit 12 de la figure 3 comporte, dans cet exemple, un circuit combinatoire 43 formé de quatre portes ET 431 à 434, de deux portes OU 435 et 436 et de deux inverseurs 437 et 438. L'enroulement lla du moteur est branché, de manière classique, dans un circuit formé de quatre portes de transmission 44 à 47 connectées entre la borne +V de la source d'alimentation 10 et la masse.The circuit 12 of FIG. 3 comprises, in this example, a combinatorial circuit 43 formed by four AND gates 431 to 434, two OR gates 435 and 436 and two inverters 437 and 438. The winding The motor is connected, in a conventional manner, to a circuit formed by four transmission doors 44 to 47 connected between the + V terminal of the power source 10 and the ground.

Deux autres portes de transmission 48 et 49 relient chacune une des bornes de l'enroulement lia à une première borne d'une résistance de mesure 17 dont la deuxième borne est reliée à la masse. La tension présente sur la première borne de cette résistance 17 constitue le signal S mentionné ci-dessus.Two other transmission doors 48 and 49 each connect one of the terminals of the winding 11a to a first terminal of a measurement resistor 17, the second terminal of which is connected to ground. The voltage present on the first terminal of this resistor 17 constitutes the signal S mentioned above.

Une porte de transmission 50 est branchée en parallèle avec la résistance 17. Elle est commandée par un signal X fourni selon les cas par le circuit 15 ou par le circuit 13. Lorsque le circuit de la figure 2 comporte le circuit d'asservissement 16, le signal X peut être fourni par le circuit formateur 15 de manière que la porte 50 soit bloquée pendant les impulsions motrices et conductrice entre celles-ci. Le circuit d'asservissement 16 utilise alors ce signal S pour ajuster la longueur des impulsions Z, et donc la longueur des impulsions motrices, à la charge mécanique entraînée par le rotor.A transmission door 50 is connected in parallel with the resistor 17. It is controlled by a signal X supplied as the case may be by the circuit 15 or by the circuit 13. When the circuit of FIG. 2 comprises the servo circuit 16, the signal X can be supplied by the forming circuit 15 so that the gate 50 is blocked during the driving and conducting pulses between them. The servo circuit 16 then uses this signal S to adjust the length of the pulses Z, and therefore the length of the driving pulses, to the mechanical load driven by the rotor.

Lorsque le circuit de la figure 2 ne comporte pas de circuit d'asservissement 16, le signal X peut être fourni par le circuit 13, de manière que la porte 50 ne soit bloquée que lorsque ce circuit 13 utilise le signal S pour modifier les informations contenues dans la mémoire 14 et que cette porte 50 soit conductrice le reste du temps. Ce cas sera décrit plus en détail plus loin.When the circuit of FIG. 2 does not include a servo circuit 16, the signal X can be supplied by the circuit 13, so that the gate 50 is only blocked when this circuit 13 uses the signal S to modify the information contained in the memory 14 and that this door 50 is conductive the rest of the time. This case will be described in more detail later.

Les électrodes de commande des portes 44 à 49 sont reliées aux sorties du circuit combinatoire 43 dont les entrées reçoivent respectivement les signaux I, Z et M. Ce circuit combinatoire ne sera pas décrit plus en détail, car il est facile de voir, à l'aide de la figure 4a, que :

  • - lorsque que le signal Z est à l'état "0", c'est-à-dire entre les impulsions motrices, les électrodes de commande des portes 44 à 49 sont toutes à l'état "0", quel que soit l'état des signaux I et M. Toutes ces portes sont donc bloquées et l'enroulement lla est séparé de la source d'alimentation;
  • - lorsque le signal Z est à l'état "1", c'est-à-dire pendant les impulsions motrices, et que le signal M est à l'état "0", les portes 44 et 48 ou 45 et 49 sont conductrices, selon l'état "0" ou "1" du signal I. Toutes les autres portes sont bloquées. La source d'alimentation 10 est donc reliée à l'enroulement lla par l'intermédiaire des portes 44 et 48 ou 45 et 49, et un courant circule dans l'enroulement lla dans le sens de la flèche llb ou dans le sens inverse. Cette situation est celle qui se présente entre les périodes d'interruption, pendant les impulsions élémentaires; et
  • - lorsque le signal Z est à l'état "1" et que le signal M est également à l'état "1", les portes 47 et 48 ou 46 et 49 sont conductrices, selon l'état "0" ou "1" du signal I. Toutes les autres portes sont bloquées. La source d'alimentation est donc déconnectée de l'enroulement lla qui est mis en court-circuit. Cette situation est celle qui se présente pendant les périodes d'interruption de l'impulsion motrice.
The control electrodes of the doors 44 to 49 are connected to the outputs of the combinational circuit 43 whose inputs receive the signals I, Z and M respectively. This combinative circuit will not be described in more detail, because it is easy to see, at using FIG. 4a, that:
  • - when the signal Z is in the state "0", that is to say between the driving pulses, the control electrodes of the doors 44 to 49 are all in the state "0", whatever the state of signals I and M. All these doors are therefore blocked and the winding 11a is separated from the power source;
  • - when the signal Z is in the state "1", that is to say during the driving pulses, and that the signal M is in the state "0", the gates 44 and 48 or 45 and 49 are conductive, depending on the state "0" or "1" of signal I. All the other doors are blocked. The power source 10 is therefore connected to the winding 11a through the doors 44 and 48 or 45 and 49, and a current flows in the winding 11a in the direction of the arrow llb or in the opposite direction. This situation is that which occurs between periods of interruption, during elementary impulses; and
  • - when signal Z is in state "1" and signal M is also in state "1", doors 47 and 48 or 46 and 49 are conductive, depending on state "0" or "1 "of signal I. All other doors are blocked. The power source is therefore disconnected from the winding 11a which is short-circuited. This situation is that which occurs during periods of interruption of the motor impulse.

Si en outre la porte 50 est bloquée par un état "0" du signal X, pendant une impulsion motrice, le courant qui passe dans l'enroulement lla passe également dans la résistance 17. La tension produite par ce courant dans cette résistance 17 constitue le signal S.If, in addition, the door 50 is blocked by a state "0" of the signal X, during a driving pulse, the current which passes through the winding lla also passes through the resistor 17. The voltage produced by this current at this resistor 17 constitutes the signal S.

Il est évident que ce circuit combinatoire 43 pourrait être facilement modifié pour que les portes 44 et 45, par exemple, soient toutes deux conductrices et que l'enroulement soit donc court-circuité entre les impulsions motrices. Une telle disposition est souvent utilisée pour freiner rapidement les oscillations du rotor autour de sa position d'équilibre, à la fin d'une impulsion motrice.It is obvious that this combinatorial circuit 43 could be easily modified so that the doors 44 and 45, for example, are both conductive and that the winding is therefore short-circuited between the driving pulses. Such an arrangement is often used to quickly brake the oscillations of the rotor around its equilibrium position, at the end of a driving pulse.

La figure 5 représente à titre d'exemple le schéma d'une forme d'exécution du circuit 13 de la figure 3.FIG. 5 shows by way of example the diagram of an embodiment of the circuit 13 of FIG. 3.

Ce circuit comporte deux compteurs 54 et 55, qui forment ensemble la mémoire 14 du circuit de la figure 3. Les entrées d'horloge CL de ces compteurs 54 et 55 sont reliées respectivement aux sorties de deux portes ET 56 et 57. Ces portes 56 et 57 ont chacune une première entrée qui reçoit le signal H de la sortie de l'oscillateur 8, non représenté dans cette figure, une deuxième entrée reliée à la sortie Q d'une bascule 59 de type T, et une troisième entrée reliée à la sortie Q d'une autre bascule, 60, également de type T.This circuit comprises two counters 54 and 55, which together form the memory 14 of the circuit of FIG. 3. The clock inputs CL of these counters 54 and 55 are connected respectively to the outputs of two AND gates 56 and 57. These gates 56 and 57 each have a first input which receives the signal H from the output of the oscillator 8, not shown in this figure, a second input connected to the output Q of a flip-flop 59 of type T, and a third input connected to the exit Q of another rocker, 60, also of type T.

Les portes 56 et 57 ont une quatrième entrée reliée directement, respectivement par l'intermédiaire d'un inverseur 65, à la sortie 52f d'un circuit à hystérèse qui sera décrit plus loin. Cette sortie 52f est en outre reliée à l'entrée d'horloge T de la bascule 59 et à une première entrée d'une porte NON-ET 71, dont une deuxième entrée est reliée à la sortie Q de la bascule 60.The doors 56 and 57 have a fourth input connected directly, respectively via an inverter 65, to the output 52f of a hysteresis circuit which will be described later. This output 52f is also connected to the clock input T of the flip-flop 59 and to a first input of a NAND gate 71, a second input of which is connected to the output Q of the flip-flop 60.

La sortie Q de la bascule 59 est reliée à l'entrée d'horloge T de la bascule 60. La sortie Q de cette bascule 60 est reliée aux premières entrées d'une porte NON-ET 70 et d'une porte ET 522, ainsi qu'à l'entrée de commande de la porte de transmission 50 (figure 4). Cette sortie Q de la bascule 60 délivre le signal X mentionné ci-dessus.The output Q of the flip-flop 59 is connected to the clock input T of the flip-flop 60. The output Q of this flip-flop 60 is connected to the first inputs of a NAND gate 70 and an AND gate 522, as well as at the control input of the transmission door 50 (FIG. 4). This output Q of the flip-flop 60 delivers the signal X mentioned above.

Les entrées R de remise à zéro des bascules 59 et 60 ainsi que des compteurs 54 et 55 sont reliées à la sortie Q d'une bascule 371, de type T, qui forme un circuit temporisateur 37 avec un compteur 372 dont l'entrée d'horloge CL reçoit le signal J du diviseur de fréquence 9 (figure 3). L'entrée R de remise à zéro de la bascule 371 ainsi qu'une deuxième entrée de la porte 522 reçoivent également le signal H.The reset inputs R of flip-flops 59 and 60 as well as counters 54 and 55 are connected to the output Q of a flip-flop 371, of type T, which forms a timer circuit 37 with a counter 372 whose input d the clock CL receives the signal J from the frequency divider 9 (FIG. 3). The reset input R of flip-flop 371 and a second input of gate 522 also receive the signal H.

Les sorties des compteurs 54 et 55, qui sont désignées ensemble, pour chaque compteur, par la référence Si, sont reliées aux entrées de présélection de deux compteurs réversibles 66 et 67, désignées ensemble, pour chaque compteur également, par la référence Pi. Les entrées U/D de commande de sens de comptage de ces compteurs 66 et 67 reçoivent en permanence un signal logique "1", de sorte que ces compteurs fonctionnent en permanence en décompteurs. Les entrées d'horloge CL de ces compteurs 66 et 67 sont reliées à la sortie de la porte 522.The outputs of the counters 54 and 55, which are designated together, for each counter, by the reference Si, are connected to the preselection inputs of two reversible counters 66 and 67, designated together, for each counter also, by the reference Pi. U / D inputs for controlling the counting direction of these counters 66 and 67 permanently receive a logic signal "1", so that these counters operate continuously as down counters. The clock inputs CL of these counters 66 and 67 are connected to the output of gate 522.

L'entrée de commande de présélection PE du compteur 67 est reliée à la sortie d'une porte NON-ET 69 dont les entrées sont reliées respectivement aux sorties des portes 70 et 71. L'entrée de commande de présélection PE du compteur 66 est également reliée à la sortie de la porte 69, mais par l'intermédiaire d'un inverseur 68.The PE preselection control input of the counter 67 is connected to the output of a NAND gate 69 whose inputs are connected respectively to the outputs of doors 70 and 71. The PE preselection control input of the counter 66 is also connected to the output of door 69, but via an inverter 68.

Les compteurs 66 et 67 comportent chacun une sortie C qui délivre une impulsion brève au moment où leur contenu atteint la valeur zéro. Ces sorties C sont reliées respectivement à deux entrées d'une porte OU 73, dont une troisième entrée est reliée à la sortie Q de la bascule 371. La sortie de cette porte 73 est reliée à l'entrée d'horloge T d'une bascule 710 de type T. La sortie Q de cette bascule 710 est reliée à une deuxième entrée de la porte 70, et son entrée R de remise à zéro est reliée, par l'intermédiaire d'un inverseur 711, à la sortie Q de la bascule 39 (figure 4) qui délivre le signal Z. Ce signal Z est également appliqué à une troisième entrée de la porte 522.The counters 66 and 67 each have an output C which delivers a short pulse when their content reaches the value zero. These outputs C are respectively connected to two inputs of an OR gate 73, a third input of which is connected to the output Q of the flip-flop 371. The output of this gate 73 is connected to the clock input T of a flip-flop 710 of type T. The output Q of this flip-flop 710 is connected to a second input of gate 70, and its reset input R is connected, via an inverter 711, to the output Q of the flip-flop 39 (FIG. 4) which delivers the signal Z. This signal Z is also applied to a third input of door 522.

La sortie de la porte 69 délivre le signal de commande d'interruption M au circuit d'entraînement 12 (figures 3 et 4).The output of door 69 delivers the interrupt control signal M to the drive circuit 12 (Figures 3 and 4).

Le circuit à hystérèse 52 comprend, de manière classique, un amplificateur différentiel 52b, une source de tension de référence 52c et un diviseur de tension formé de deux résistances 52d et 52e. Ce diviseur de tension est branché entre l'entrée 52a du circuit 52, qui reçoit le signal S de la résistance de mesure 17 (figure 4), et la sortie de l'amplificateur 52b qui constitue la sortie 52f du circuit 52. L'entrée non-inverseuse de cet amplificateur 52b est reliée au point de liaison des résistances 52d et 52e, et son entrée inverseuse est reliée à la sortie de la source de référence 52c.The hysteresis circuit 52 comprises, in a conventional manner, a differential amplifier 52b, a reference voltage source 52c and a voltage divider formed by two resistors 52d and 52e. This voltage divider is connected between the input 52a of the circuit 52, which receives the signal S from the measurement resistor 17 (FIG. 4), and the output of the amplifier 52b which constitutes the output 52f of the circuit 52. The non-inverting input of this amplifier 52b is connected to the connection point of resistors 52d and 52e, and its inverting input is connected to the output of reference source 52c.

Le gain de l'amplificateur 52b, les valeurs des résistances 52d et 52e ainsi que de la résistance 17, et la valeur de la tension de référence fournie par la source 52c sont choisis de manière que lorsque la porte de transmission 50 (figure 4) est bloquée et que le courant dans l'enroulement lla croît, à partir de sa valeur zéro par exemple, la sortie 52f du circuit 52 passe à l'état "1" à l'instant où ce courant atteint la valeur iM définie ci-dessus et que, lorsque ce courant décroît à partir d'une valeur supérieure ou égale à cette valeur iM, cette sortie 52f du circuit 52 ne repasse à l'état "0" que lorsque ce courant atteint la valeur im également définie ci-dessus.The gain of the amplifier 52b, the values of the resistors 52d and 52e as well as of the resistor 17, and the value of the reference voltage supplied by the source 52c are chosen so that when the transmission gate 50 (FIG. 4) is blocked and the current in the winding lla increases, from its zero value for example, the output 52f of the circuit 52 goes to the state "1" at the moment when this current reaches the value iM defined above above and that, when this current decreases from a value greater than or equal to this value iM, this output 52f of circuit 52 does not return to the state "0" only when this current reaches the value im also defined above .

Le fonctionnement du circuit de la figure 5 va être maintenant décrit en détail à l'aide de la figure 5a dans le cas d'une impulsion motrice normale et à l'aide de la figure 5b dans le cas d'une impulsion motrice pendant laquelle de nouvelles valeurs de Tlm et de T2m sont mesurées et mémorisées.The operation of the circuit of FIG. 5 will now be described in detail using FIG. 5a in the case of a normal driving pulse and using FIG. 5b in the case of a driving pulse during which new values of Tlm and T2m are measured and stored.

Il sera montré ci-dessous que, en fonctionnement normal, la sortie Q de la bascule 59 est à l'état "0" et la sortie Q de la bascule 60 est à l'état "1". Le signal X est donc à l'état "1", la porte 50 (figure 4) est conductrice, et le signal S reste en permanence à la tension zéro. D'autre part, les portes 56 et 57 sont bloquées et les entrées CL des compteurs 54 et 55 sont maintenues à l'état "0". En outre, la sortie de la porte 71 est à l'état "1", et la sortie de la porte 69, qui délivre le signal M, prend le même état que la sortie Q de la bascule 710.It will be shown below that, in normal operation, the Q output of the flip-flop 59 is in the "0" state and the Q output of the flip-flop 60 is in the "1" state. The signal X is therefore in state "1", the gate 50 (FIG. 4) is conductive, and the signal S remains permanently at zero voltage. On the other hand, the doors 56 and 57 are blocked and the inputs CL of the counters 54 and 55 are maintained in the "0" state. In addition, the output of gate 71 is in state "1", and the output of gate 69, which delivers the signal M, takes the same state as the output Q of flip-flop 710.

Il sera également montré ci-dessous que l'état des sorties du compteur 54 correspond à un nombre exprimé en code binaire, désigné par N1 à la figure 5a, qui est égal au quotient de la durée Tlm définie ci-dessus (figure 2) divisée par la fréquence du signal H. De même, l'état des sorties du compteur 55 correspond à un nombre, également exprimé en code binaire, qui est désigné par N2 à la figure 5a et qui est égal au quotient de la durée T2m définie ci-dessus (figure 2) divisée par la fréquence du signal H.It will also be shown below that the state of the outputs of the counter 54 corresponds to a number expressed in binary code, designated by N1 in FIG. 5a, which is equal to the quotient of the duration Tlm defined above (FIG. 2) divided by the frequency of the signal H. Similarly, the state of the outputs of the counter 55 corresponds to a number, also expressed in binary code, which is designated by N2 in FIG. 5a and which is equal to the quotient of the duration T2m defined above (Figure 2) divided by the frequency of signal H.

Entre les impulsions motrices, le signal Z est à l'état "0". La porte 522 est donc bloquée, et les entrées d'horloge CL des compteurs 66 et 67 sont à l'état "0". L'entrée R de remise à zéro de la bascule 710 est à l'état "1", et la sortie Q de cette bascule 710 est donc à l'état "0".Between the driving pulses, signal Z is in the "0" state. The gate 522 is therefore blocked, and the clock inputs CL of the counters 66 and 67 are in the "0" state. The reset input R of flip-flop 710 is in state "1", and the output Q of this flip-flop 710 is therefore in state "0".

Pendant les impulsions motrices, le signal Z est à l'état "1". L'entrée R de la bascule 710 est donc à l'état "0", et les impulsions du signal H, ayant une fréquence de 32'768 Hz, sont transmises aux entrées d'horloge CL des compteurs 66 et 67.During the driving pulses, signal Z is in the state "1". The entry R of flip-flop 710 is therefore in state "0", and the pulses of the signal H, having a frequency of 32,768 Hz, are transmitted to the clock inputs CL of the counters 66 and 67.

Lorsque la sortie Q de la bascule 710, et donc le signal M, sont à l'état "0", c'est-à-dire pendant chacune des impulsions élémentaires qui forment les impulsions motrices, l'entrée de commande de présélection PE du compteur 66 est à l'état "1". Le contenu N1 du compteur 54 est donc imposé au compteur 66, qui reste bloqué dans cet état.When the output Q of flip-flop 710, and therefore the signal M, are in the "0" state, that is to say during each of the elementary pulses which form the driving pulses, the preselection command input PE of counter 66 is in state "1". The content N1 of the counter 54 is therefore imposed on the counter 66, which remains blocked in this state.

L'entrée de commande de présélection PE du compteur 67 est par contre à l'état "0", et ce compteur décompte les impulsions du signal H à partir d'un état correspondant, comme cela sera montré ci-dessous, au contenu N2 du compteur 55.The preselection command input PE of the counter 67 is on the other hand in the state "0", and this counter counts the pulses of the signal H from a corresponding state, as will be shown below, with the content N2 counter 55.

Lorsque le contenu de ce compteur 67 atteint la valeur zéro, la sortie C de ce compteur 67 délivre une impulsion brève, qui est appliquée à l'entrée T de la bascule 710 par l'intermédiaire de la porte 73. La sortie Q de cette bascule 710 passe à l'état "1", et le signal M passe donc également à l'état "1".When the content of this counter 67 reaches the value zero, the output C of this counter 67 delivers a short pulse, which is applied to the input T of the flip-flop 710 via the gate 73. The output Q of this flip-flop 710 goes to state "1", and the signal M therefore also goes to state "1".

Le circuit 12 (figure 4) interrompt l'impulsion motrice en cours en réponse à cet état "1" du signal M. En outre, l'entrée de commande de présélection PE du compteur 67 passe à l'état "1", et le contenu N2 du compteur 55 est transféré dans le compteur 67, qui reste bloqué dans cet état. Enfin, l'entrée de commande de présélection PE du compteur 66 passe à l'état "0", et ce compteur commence à décompter les impulsions du signal H à partir de l'état qu'il a à cet instant, c'est-à-dire l'état correspondant au contenu N1 du compteur 54.The circuit 12 (FIG. 4) interrupts the current driving pulse in response to this state "1" of the signal M. In addition, the preselection command input PE of the counter 67 changes to the state "1", and the content N2 of counter 55 is transferred to counter 67, which remains blocked in this state. Finally, the preselection command input PE of the counter 66 goes to the state "0", and this counter starts to count the pulses of the signal H from the state it has at this instant, that is ie the state corresponding to the content N1 of the counter 54.

Lorsque le contenu du compteur 66 atteint la valeur zéro, la sortie C de ce compteur 66 délivre une impulsion brève qui est appliquée à l'entrée T de la bascule 710. La sortie Q de cette bascule 710 et le signal M repassent à l'état "0", et le processus décrit ci-dessus recommence, tant que la sortie du temporisateur 37 reste à l'état "0".When the content of counter 66 reaches the value zero, the output C of this counter 66 delivers a short pulse which is applied to the input T of flip-flop 710. The output Q of this flip-flop 710 and the signal M return to the state "0", and the process described above starts again, as long as the output of timer 37 remains at l 'state "0".

La durée pendant laquelle le signal M reste à l'état "0", c'est-à-dire la durée T2 de chaque impulsion élémentaire, est égale au produit de la période du signal H par le nombre correspondant au contenu du compteur 67 à l'instant où le signal M passe à l'état "0". Comme ce nombre est égal au nombre N2 correspondant au contenu du compteur 55, cette durée T2 est égale à la durée T2m définie ci-dessus. Un raisonnement semblable montre que la durée pendant laquelle le signal M reste à l'état "1", c'est-à-dire la durée Tl de chaque période d'interruption de l'impulsion motrice, est égale à la durée Tlm définie ci-dessus.The duration during which the signal M remains in the "0" state, that is to say the duration T2 of each elementary pulse, is equal to the product of the period of the signal H by the number corresponding to the content of the counter 67 at the moment when the signal M goes to state "0". As this number is equal to the number N2 corresponding to the content of the counter 55, this duration T2 is equal to the duration T2m defined above. Similar reasoning shows that the duration during which the signal M remains in the state "1", that is to say the duration Tl of each period of interruption of the driving pulse, is equal to the duration Tlm defined above.

Lorsque la sortie du compteur 372 passe à l'état "1", la sortie Q de la bascule 371 passe à l'état "1". Cette sortie Q repasse à l'état "0" environ 15 microsecondes plus tard, en réponse au passage à l'état "1" du signal H. Cette impulsion, qui constitue un signal de recalibrage périodique désigné par RZ, met les compteurs 54 et 55 à zéro, et met les bascules 59 et 60 dans l'état où leurs sorties Q sont toutes deux à l'état "0" . Les portes 56, 57 et 522 sont donc bloquées, et les entrées d'horloge CL des compteurs 54, 55, 66 et 67 sont maintenues à l'état "0". La sortie Q de la bascule 710 est par contre mise à l'état "1". Les sorties des portes 70 et 71 sont toutes deux à l'état "1", et le signal M, présent à la sortie de la porte 69, est donc à l'état "0".When the output of counter 372 goes to state "1", the Q output of flip-flop 371 goes to state "1". This output Q returns to state "0" about 15 microseconds later, in response to the transition to state "1" of signal H. This pulse, which constitutes a periodic recalibration signal designated by RZ, puts the counters 54 and 55 to zero, and puts the flip-flops 59 and 60 in the state where their outputs Q are both in the state "0". The doors 56, 57 and 522 are therefore blocked, and the clock inputs CL of the counters 54, 55, 66 and 67 are maintained in the state "0". On the other hand, the output Q of flip-flop 710 is set to the state "1". The outputs of doors 70 and 71 are both in state "1", and the signal M, present at the output of door 69, is therefore in state "0".

Le signal Z passe également à l'état "1" à l'instant où la sortie du compteur 372 passe à l'état "1". Comme le signal M est à l'état "0", le circuit d'entraînement 12 relie la source d'alimentation à l'enroulement lla (figure 4). La porte de transmission 50 (figure 4) étant bloquée par le signal X qui est à l'état "0", le courant qui commence à circuler dans l'enroulement lla passe également dans la résistance 17. Lorsque ce courant atteint pour la première fois la valeur iM, la sortie 52f du circuit à hystérèse 52 et la sortie Q de la bascule 59 passent à l'état "1". Simultanément la sortie de la porte 71 passe à l'état "0", et le signal M passe à l'état "1". Le circuit d'entraînement 12 interrompt donc la liaison entre la source d'alimentation 10 et l'enroulement lla, et met ce dernier en court-circuit. Le courant qui circule dans cet enroulement lla et dans la résistance 17 commence à diminuer.Signal Z also goes to state "1" at the time when the output of counter 372 goes to state "1". Since the signal M is at the state "0", the drive circuit 12 connects the power source to the winding 11a (Figure 4). The transmission door 50 (FIG. 4) being blocked by the signal X which is in the state "0", the current which begins to circulate in the winding lla also passes through the resistor 17. When this current reaches for the first times the value iM, the output 52f of the hysteresis circuit 52 and the output Q of the flip-flop 59 pass to the state "1". Simultaneously the output of gate 71 goes to state "0", and signal M goes to state "1". The drive circuit 12 therefore interrupts the connection between the power source 10 and the winding lla, and short-circuits the latter. The current flowing in this winding 11a and in the resistor 17 begins to decrease.

En même-temps, la porte 56 commence à laisser passer les impulsions du signal H, qui sont comptées par le compteur 54. Après un temps Tlm qui ne dépend que des caractéristiques électriques et magnétiques du moteur, le courant dans l'enroulement lia atteint la valeur im. A cet instant, la sortie 52f du circuit à hystérèse 52 passe à l'état "0". La porte 56 est donc bloquée. Le contenu du compteur 54 à cet instant est égal au produit du temps Tlm et de la fréquence du signal H.At the same time, the gate 56 begins to allow the pulses of the signal H to pass, which are counted by the counter 54. After a time Tlm which depends only on the electrical and magnetic characteristics of the motor, the current in the winding 11a reaches the value im. At this instant, the output 52f of the hysteresis circuit 52 goes to the state "0". The door 56 is therefore blocked. The content of the counter 54 at this instant is equal to the product of the time Tlm and the frequency of the signal H.

Simultanément, la sortie de la porte 71 repasse à l'état "1", et le signal M repasse à l'état "0". Le circuit d'entraînement 12 rétablit donc la liaison de l'enroulement lla avec la source d'alimentation 10, et le courant dans cet enroulement lIa recommence à augmenter. En outre, la porte 57 commence à laisser passer les impulsions du signal H, qui sont comptées par le compteur 55. En même temps, l'entrée de commande de présélection PE du compteur 66 passe à l'état "1", et le contenu du compteur 54 est transféré dans ce compteur 66 qui reste bloqué dans cet état.Simultaneously, the output of gate 71 returns to state "1", and signal M returns to state "0". The drive circuit 12 therefore re-establishes the connection of the winding 11a with the power source 10, and the current in this winding 11a begins to increase again. In addition, the gate 57 begins to let pass the pulses of the signal H, which are counted by the counter 55. At the same time, the preselection command input PE of the counter 66 goes to state "1", and the content of counter 54 is transferred to this counter 66 which remains blocked in this state.

Après un temps T2m qui dépend à la fois des caractéristiques électriques et magnétiques de l'enroulement lla et de la force électromotrice V de la source d'alimentation 10 et de sa résistance interne R*, le courant dans l'enroulement lla atteint pour la deuxième fois la valeur iM. A cet instant, la sortie 52f du circuit à hystérèse 52 repasse à l'état "1". La sortie Q de la bascule 59 repasse donc à l'état "0", et la sortie Q de la bascule 60 passe à l'état "1". La porte 57 est bloquée par l'état "0" de la sortie Q de la bascule 59. A cet instant, le contenu du compteur 55 est égal au produit du temps T2m et de la fréquence du signal H.After a time T2m which depends on both the electrical and magnetic characteristics of the winding lla and the electromotive force V of the power source 10 and its internal resistance R * , the current in the winding lla reaches for the second time the iM value. At this instant, the output 52f of the hysteresis circuit 52 returns to the state "1". The Q output of flip-flop 59 therefore returns to the "0" state, and the Q output of flip-flop 60 changes to the "1" state. Gate 57 is blocked by the state "0" of output Q of flip-flop 59. At this instant, the content of counter 55 is equal to the product of time T2m and the frequency of signal H.

La sortie de la porte 71 est mise à l'état "1" par l'état "0" de la sortie Q de la bascule 60. Depuis cet instant, le signal M redevient dépendant de l'état de la sortie Q de la bascule 710, qui est l'état "1" à cet instant. Le circuit d'entraînement 12 interrompt donc l'impulsion motrice.The output of the gate 71 is set to the state "1" by the state "0" of the output Q of the flip-flop 60. From this instant, the signal M again becomes dependent on the state of the output Q of the flip-flop 710, which is state "1" at this time. The drive circuit 12 therefore interrupts the driving pulse.

Les portes 56 et 57 sont bloquées par l'état "0" de la sortie Q de la bascule 60. La porte de transmission 50 (figure 4) est par contre rendue conductrice par l'état "1" de la sortie Q de cette bascule 60, et court-circuite la résistance 17. Le signal S redevient donc égal à zéro.The doors 56 and 57 are blocked by the state "0" of the output Q of the flip-flop 60. The transmission door 50 (FIG. 4) is however made conductive by the state "1" of the output Q of this flip-flop 60, and short-circuits the resistor 17. The signal S therefore becomes zero again.

La sortie Q de la bascule 60 étant à l'état "1", la porte 522 laisse passer les impulsions du signal H. Ces impulsions sont décomptées par le compteur 66 dont l'entrée de commande de présélection PE est à l'état "0".The output Q of the flip-flop 60 being in the state "1", the gate 522 allows the pulses of the signal H to pass. These pulses are counted by the counter 66 whose preselection command input PE is in the state " 0 ".

A partir de cet instant, le circuit de la figure 5 fonctionne comme cela a été décrit ci-dessus. Le signal M prend alternativement l'état "1" et l'état "0" pendant des temps Tl et T2 qui sont égaux, respectivement, aux temps Tlm et T2m mesurés de la manière décrite ci-dessus. Comme le temps T2m dépend directement de la tension V de la source d'alimentation 10 et/ou de sa résistance interne R*, le taux de hachage des impulsions motrices dépend également de ces grandeurs.From this instant, the circuit of FIG. 5 operates as described above. Signal M alternately takes the state "1" and the state "0" during times T1 and T2 which are equal, respectively, to the times T1 and T2m measured in the manner described above. As the time T2m depends directly on the voltage V of the power source 10 and / or its internal resistance R * , the chopping rate of the driving pulses also depends on these quantities.

Le circuit de la figure 5 permet donc bien de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus.The circuit of FIG. 5 therefore makes it possible to implement the method described above.

Il est évident que de nombreuses modifications pourraient être apportées à ce circuit de la figure 5 sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la fréquence du signal H, qui détermine la précision avec laquelle les temps Tlm et T2m sont mesurés pourrait être choisie à une valeur différente. D'autre part, toujours par exemple, le compteur 372 pourrait être supprimé. Le signal J serait alors directement appliqué à l'entrée T de la bascule 371. La détermination du taux de hachage Ha serait donc faite dans ce cas au début de chaque impulsion motrice.It is obvious that many modifications could be made to this circuit of FIG. 5 without departing from the scope of the invention. For example, the frequency of the signal H, which determines the precision with which the times Tlm and T2m are measured could be chosen at a different value. On the other hand, still for example, the counter 372 could be deleted. The signal J would then be directly applied to the input T of the flip-flop 371. The determination of the hash rate Ha would therefore be made in this case at the start of each driving pulse.

Claims (4)

1. Procédé de commande d'un moteur pas-à-pas ayant un enroulement (lla) et un rotor couplé magnétiquement audit enroulement, à partir d'une source d'alimentation (10) ayant une première et une deuxième grandeur caractéristique constituées respectivement par sa force électromotrice (V) et par sa résistance interne (R*), consistant à produire des impulsions motrices hachées selon un taux de hachage (Ha) déterminé et constituées par une suite d'impulsions élémentaires séparées par des périodes d'interruption, chacune desdites périodes d'interruption ayant une première durée mémorisée (Tl) et chacune desdites impulsions élémentaires ayant une deuxième durée mémorisée (T2), et à appliquer lesdites impulsions motrices audit enroulement (lla), caractérisé par le fait qu'il consiste en outre à modifier, à des instants déterminés, ledit taux de hachage (Ha) en fonction de la variation d'au moins une desdites grandeurs caractéristiques (V, R*).1. Method for controlling a stepping motor having a winding (11a) and a rotor magnetically coupled to said winding, from a power source (10) having first and second characteristic quantities constituted respectively by its electromotive force (V) and by its internal resistance (R * ), consisting in producing chopped motor pulses according to a determined chopping rate (Ha) and constituted by a series of elementary pulses separated by periods of interruption, each of said interruption periods having a first stored duration (Tl) and each of said elementary pulses having a second stored duration (T2), and in applying said driving pulses to said winding (lla), characterized in that it furthermore consists to modify, at determined times, said hash rate (Ha) as a function of the variation of at least one of said characteristic quantities (V, R * ). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à modifier ledit taux de hachage (Ha) en connectant ladite source (10) et ledit enroulement (lla) à chacun desdits instants déterminés, en mesurant le courant (i) circulant dans l'enroulement (lla), en détectant un premier instant (tl) où ledit courant (i) atteint pour la première fois une première valeur prédéterminée (iM), en déconnectant ladite source (10) dudit enroulement (lla) et en mettant ce dernier sensiblement en court-circuit audit premier instant (tl), en détectant un deuxième instant (t2) où ledit courant (i) atteint une deuxième valeur prédéterminée (im), en supprimant ledit court-circuit et en reconnectant ladite source (10) et ledit enroulement (lla) audit deuxième instant (t2), en détectant un troisième instant (t3) où ledit courant (i) atteint pour la deuxième fois ladite première valeur prédéterminée (iM), en mesurant un premier laps de temps (Tlm) qui s'écoule entre ledit premier instant (tl) et ledit deuxième instant (t2), et un deuxième laps de temps (T2m) qui s'écoule entre ledit deuxième instant (t2) et ledit troisième instant (t3), et en remplaçant ladite première durée mémorisée (Tl) par la valeur dudit premier laps de temps (Tlm) et ladite deuxième durée mémorisée (T2) par la valeur dudit deuxième laps de temps (T2m).2. Method according to claim 1, characterized in that it consists in modifying said hash rate (Ha) by connecting said source (10) and said winding (lla) to each of said determined times, by measuring the current (i ) flowing in the winding (lla), by detecting a first instant (tl) when said current (i) reaches for the first time a first predetermined value (iM), by disconnecting said source (10) from said winding (lla) and by putting the latter substantially in short-circuit at said first instant (tl), by detecting a second instant (t2) when said current (i) reaches a second predetermined value (im), by removing said short-circuit and by reconnecting said source (10) and said winding (lla) at said second instant (t2), by detecting a third instant (t3) when said current (i) reaches for the second time said first predetermined value (iM), by measuring a first lapse of time (Tlm) which elapses between said first instant (tl) and said second instant (t2), and a second period of time (T2m) which elapses between said second instant (t2) and said third instant (t3) , and by replacing said first memorized duration (Tl) by the value of said first period of time (Tlm) and said second memorized duration (T2) by the value of said second period of time (T2m). 3. Dispositif de commande d'un moteur pas-à-pas ayant un enroulement (lla) et un rotor couplé magnétiquement audit enroulement, comportant : - une source d'alimentation (10) ayant une première et une deuxième grandeur caractéristique constituées respectivement par sa force électromotrice (V) et par sa résistance interne (R*); - des premiers moyens (8, 9) pour produire un signal de commande (J) chaque,fois que le rotor doit tourner d'un pas; - des deuxièmes moyens (14; 54, 55) pour mémoriser un taux de hachage (Ha); - des troisièmes moyens (13; 66, 67, 710) pour produire un signal de hachage (M) en réponse audit taux de hachage (Ha); et - des quatrièmes moyens (12, 15; 39, 43 à 47) reliés à ladite source (10) pour produire et pour appliquer audit enroulement (lla) une impulsion motrice hachée selon ledit taux de hachage (Ha) en réponse audit signal de commande (J) et audit signal de hachage (M),
caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des cinquièmes moyens (37, 52, 56, 57, 59, 60) pour modifier ledit taux de hachage (Ha) en réponse aux variations d'au moins une desdites grandeurs caractéristiques (V, R*).3. Control device for a stepping motor having a winding (lla) and a rotor magnetically coupled to said winding, comprising: - a power source (10) having a first and a second characteristic quantity constituted respectively by its electromotive force (V) and by its internal resistance (R * ); - first means (8, 9) for producing a control signal (J) each time the rotor has to turn one step; - second means (14; 54, 55) for storing a hash rate (Ha); - third means (13; 66, 67, 710) for producing a hash signal (M) in response to said hash rate (Ha); and - fourth means (12, 15; 39, 43 to 47) connected to said source (10) for producing and applying to said winding (lla) a motor pulse chopped according to said rate of hash (Ha) in response to said control signal (J) and said hash signal (M),
characterized by the fact that it further comprises fifth means (37, 52, 56, 57, 59, 60) for modifying said hash rate (Ha) in response to variations of at least one of said characteristic quantities (V, R * ). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait : - que lesdits deuxièmes moyens comportent des moyens (54) pour mémoriser une première information relative à une première durée (Tl) et des moyens (55) pour mémoriser une deuxième information relative à une deuxième durée (T2·); - que lesdits troisièmes moyens répondent auxdites informations pour produire ledit signal de hachage (M) avec, alternativement, un premier état pendant ladite première durée (Tl) et un deuxième état pendant ladite deuxième durée (T2); - que lesdits quatrièmes moyens répondent audit deuxième état du signal de hachage (Ha) pour connecter ladite source (10) audit enroulement (lla) et audit premier état du signal de hachage (Ha) pour déconnecter ladite source (10) dudit enroulement (lla) et pour mettre ledit enroulement (lla) sensiblement en court-circuit; et - que lesdits cinquièmes moyens comportent : - des moyens (52) pour produire un signal de mesure avec un premier état lorsque le courant (i) circulant dans ledit enroulement (lla) atteint en croissant une première valeur prédéterminée (iM) et avec un deuxième état lorsque ce courant (i) atteint en décroissant une deuxième valeur prédéterminée (im) inférieure à ladite première valeur prédéterminée (iM); - des moyens (37) pour produire un signal de recalibrage (RZ) au moins en réponse à un signal de commande (J) particulier; - des moyens (59, 60) pour mettre ledit signal de hachage (M) successivement dans son deuxième état en réponse audit signal de recalibrage (RZ), dans son premier état à un premier instant (tl) qui est celui où ledit signal de mesure prend son premier état pour la première fois, et à nouveau dans son deuxième état à un deuxième instant (t2) qui est celui où ledit signal de mesure prend son deuxième état; - des moyens (56) pour fournir un signal représentatif du premier laps de temps (Tlm) qui s'écoule entre lesdits premier et deuxième instant; - des moyens (57) pour fournir un signal représentatif du deuxième laps de temps (T2m) qui s'écoule entre ledit deuxième instant (t2) et un troisième instant (t3) qui est celui où ledit signal de mesure prend pour la deuxième fois son premier état;
lesdits moyens (54) pour mémoriser une première information répondant audit signal représentatif du premier laps de temps (Tlm) pour mémoriser une information relative audit premier laps de temps, et lesdits moyens (55) pour mémoriser une deuxième information répondant audit signal représentatif du deuxième laps de temps pour mémoriser une information relative audit deuxième laps de temps.4. Device according to claim 3, characterized in that: - That said second means include means (54) for storing first information relating to a first duration (T1) and means (55) for storing second information relating to a second duration (T2 ·); - that said third means respond to said information to produce said hash signal (M) with, alternatively, a first state during said first duration (T1) and a second state during said second duration (T2); - that said fourth means respond to said second state of the hash signal (Ha) to connect said source (10) to said winding (lla) and to said first state of the hash signal (Ha) to disconnect said source (10) from said winding (lla ) and to put said winding (lla) substantially short-circuited; and - that said fifth pleas include: - means (52) for producing a measurement signal with a first state when the current (i) flowing in said winding (lla) reaches increasing a first predetermined value (iM) and with a second state when this current (i) reaches by decreasing a second predetermined value (im) lower than said first predetermined value (iM); - means (37) for producing a recalibration signal (RZ) at least in response to a particular control signal (J); - Means (59, 60) for putting said hash signal (M) successively in its second state in response to said recalibration signal (RZ), in its first state at a first instant (tl) which is that where said signal measurement takes its first state for the first time, and again in its second state at a second instant (t2) which is when said measurement signal takes its second state; - means (56) for supplying a signal representative of the first period of time (Tlm) which elapses between said first and second times; - Means (57) for supplying a signal representative of the second period of time (T2m) which elapses between said second instant (t2) and a third instant (t3) which is the one when said measurement signal takes for the second time his first state;
said means (54) for storing first information responding to said signal representative of the first period of time (Tlm) for storing information relating to said first period of time, and said means (55) for storing second information responding to said signal representative of the second time time period for storing information relating to said second time period.
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