FR2478400A1 - Dispositif de commande d'un moteur electrique - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF DE COMMANDE EST UTILISE EN RAPPORT AVEC UN MOTEUR COMPORTANT UN ROTOR AIMANTE ET AU MOINS DEUX CIRCUITS MAGNETIQUES DE STATOR COUPLES AVEC DES BOBINES RESPECTIVES B, B. UN CIRCUIT LOGIQUE 21 EST AGENCE POUR ALIMENTER ALTERNATIVEMENT L'UNE ET L'AUTRE DES BOBINES EN IMPULSIONS D'ENTRAINEMENT ET POUR BRANCHER LA BOBINE NON ALIMENTEE SUR UN CIRCUIT DE DETECTION 24, 25 DONT LA SORTIE EST RELIEE AU CIRCUIT LOGIQUE POUR DETERMINER LA DUREE D'UNE IMPULSION D'ALIMENTATION OU POUR DECLENCHER UNE NOUVELLE IMPULSION D'ALIMENTATION. CE DISPOSITIF DE COMMANDE PERMET DE REDUITE LA CONSOMMATION EN COURANT DU MOTEUR AINSI QUE LE COUPLE DE VERROUILLAGE, L'ASSERVISSEMENT REALISE ASSURANT LE POSITIONNEMENT DU ROTOR EN CAS DE PERTURBATION IMPORTANTE.

Description

L. 2478400

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un moteur électrique du type comportant un rotor aimanté et au moins deux circuits magnétiques de stator séparés, couplés chacun avec au moins une bobine électrique et disposés de façon à former entre eux an angle électrique de 2 k7C + r/2 (k = 0, 1, 2,...). Un dispositif connu du genre concerné par l'invention comporte une source d'énergie électrique, un circuit générateur d'impulsions commandé par une source

de signaux d'horloge pour fournir des impulsions d'entraîne-

ment du rotor à au moins une des bobines de l'un des circuits magnétiques de stator,et comporte un circuit intégrateur agencé pour recevoir les signaux induits par le rotor dans

au moins une des bobines d'un autre desdits circuits magné-

tiques de stator pour déterminer la durée d'une impulsion

d'entraînement du rotor.

Dans ce dispositif de commande connu l'un des circuits magnétiques de stator est réservé en cours de fonctionnement du moteur pour la fonction de détection du flux induit par

le rotor et il ne contribue donc pas à l'entraînement propre-

ment dit. Ce dispositif est en outre conçu pour fonctionner

en rotation continue, dans un sens de marche donné.

La présente invention vise à fournir un dispositif de con-

mande permettant de faire travailler un moteur du type sus-

mentionné en mode diphasé, pas à pas, dans l'un ou l'autre sens de marche, tout en permettant un asservissement de la position du rotor et un réglage automatique de la durée des

impulsions d'entraînement. L'invention vise plus particuliè-

rement à fournir un dispositif simple et efficace utilisable -2-

notamment dans le domaine de l'horlogerie.

A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit logique de commande connecté, par ses entrées, d'une part à la source de signaux d'horloge et, d'autre part, à la sortie du circuit intégrateur, et, par

ses sorties,aux entrées de commande d'un circuit de com-

mutation, le circuit de commutation étant branché a la source d'énergie électrique, aux différentes bobines et à l'entrée du circuit intégrateur, le circuit logique de commande et le circuit de commutation étant agencés pour pouvoir connecter les bobines couplées avec chacun desdits circuits magnétiques du stator à la source d'énergie électrique ou à l'entrée

dudit circuit intégrateur de telle façon que le moteur travail-

le en mode diphasé, pas à pas, sous l'effet d'impulsions d'entraînement fournies alternativement aux bobines associées à l'une et à l'autre phase, au moins une des bobines

associées à la phase non alimentée par une impulsion d'en-

traînement étant connectée, au moins temporairementau

circuit intégrateur.

Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif de commande comporte un détecteur de niveau associé au circuit

intégrateur, le circuit logique étant agencé pour inter-

rompre une impulsion d'entraînement et/ou pour déclencher une nouvelle impulsion d'entraînement en fonction de la présence d'un signal de sortie d'un des détecteurs de niveau et de l'instant de l'apparition de ce signal par rapport aux signaux d'horloge, ainsi que pour remettre l'intégrateur à zéro au début et à la fin de chaque période d'intégration prévue. -3-

D'autre part, le circuit logique peut être agencé pour court-

circuiter temporairement au moins une bobine, de façon à amortir le rotor en mouvement au voisinage de la position d'équilibre et/ou à tendre à le maintenir dans celle-ci par un tel circuit.

Le dispositif de commande selon l'invention permet non seule-

ment de réduire la consommation d'énergie du moteur en limitant la durée des impulsions électriques d'entraînement & la valeur nécessaire pour une charge donnée du moteur et en permettant de réduire par construction le couple de vérouillage du moteur nécessaire au fonctionnement pas à pas, tout en assurant un

fonctionnement amélioré, quasiment insensible à des perturba-

tions extérieures.

En effet, dans le présent dispositif de commande, la position du rotor est asservie au moyen d'une boucle d'asservissement

comportant un détecteur du flux induit par le rotor, un inté-

grateur de ce flux associé à un comparateur de niveau, un circuit logique de traitement de l'information temps- amplitude et une bobine d'entraînement du rotor commandé à partir du circuit logique. Ce dispositif n'implique d'ailleurs aucun

élément constructif supplémentaire dans un moteur diphasé.

Ces propriétés ainsi que d'autres caractéristiques et proprié-

tés du dispositif de commande selon la présente invention res-

sortiront plus clairement de la description, donnée a titre

d'exemple, de différentes formes d'exécution de l'invention,

illustrées par les dessins annexés.

Dans les dessins: -4- Lc f igurre 1 est une vue de dessus d'un moteur à rotor aimanté tel qu'il peut être utilisé en rapport avec le dispositif de commande selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe du moteur de la figure 1, selon la ligne brisée II - II;. La figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif de commande selon l'invention; La figure 4 est un diagramme des flux et des couples, en fonction de la position angulaire du rotor, apparaissant lors du fonctionnement du moteur en mode diphasé; La figure 5 est un schéma détaillé d'un dispositif de commande selon l'invention permettant de limiter la durée de l'impulsion d'entraînement et d'amortir le rotor au voisinage de sa position d'équilibre; La figure 6 est un diagramme des signaux apparaissant dans le circuit de la figure 5, et La figure 7 est un schéma simplifié d'un dispositif de commande illustrant le traitement d'une perturbation dans

le fonctionnnement du moteur.

La moteur représenté aux figures 1 et 2 comporte un rotor

en forme de disque 1, aimanté axialement de façon à présen-

ter sur chacune de ces surfaces des pôles magnétiques a1-

ternativement positifs et négatifs. Les parties délimitées par des traits pointillés et désignés par N et S représentent les pôles apparaissant sur la surface supérieure de l'aimant -5- multipolaire, soit dans le présent exemple N = 10 paires de pales. La figure 1 montre en outre deux éléments de stator 2 et 3 formant des circuits magnétiques de stator séparés et comportant chacun une pièce 4, 5 en forme de U, en matériau hautement perméable, dont les extrémités libres

forment les parties polaires du circuit magnétique correspon-

dant. Des bobines 6, 7 sont enfilées sur une des branches de chaque pièce en forme de U et sont reliées à un circuit

de commande non représenté aux figures 1 et 2.

L'axe 8 du rotor et les éléments de stator sont fixés sur une partie de support 9, les pièces en forme de U s'engageant dans des rainures de cette platine et étant maintenues par

une partie annulaire 10, moulée avec la platine 9.

Les éléments de stator représentés sont orientés radiale-

ment et disposés de façon que les pôles du rotor passent entre les parties polaires de ces éléments, La distance

angulaire entre ces éléments est de 't = 117 et l'angle élec-

trique correspondant N aL = 1170 = x 3600 + 900.

Le dispositif de commande selon l'invention alimente un moteur du type mentionné plus haut, par exemple tel que décrit aux figures 1 et 2, en fournissant des impulsions d'entraînement alternativement aux bobines des circuits magnétiques associés aux deux phases selon un mode de fonctionnnement diphasé. Ces deux phases sont désignées ci-après par phase 1 et phase 2 et les bobines correspondantes par b1 et b2 (6 et 7 dans la figure 1) étant entendu que b1 et b2 peuvent représenter, d'une façon générale, plusieurs bobines réparties sur un nombre correspondant ou inférieur

de circuits magnétiques de stator.

- 6. -

La figure 3 montre schématiquement, essentiellement sous forme de blocs, l'agencement de principe du dispositif de

commande selon l'invention.

Les bobines b1 et b2 sont connectées, par l'intermédiaire d'un commutateur 20, représenté schématiquement par des contacts, d'une part à des bornes de sortie d'un circuit 21 appelé ci-après circuit logique, et, d'autre part, aux entrées d'un amplificateur opérationnel 20 dont la sortie est couplée à une des entrées par l'intermédiaire d'un condensateur 25. Le commutateur 20 est commandé à partir du circuit logique 21, cette commande étant représentée

schématiquement par la ligne pointillée 29, et le conden-

sateur 25 peut être court-circuité, également sous la com-

mande du circuit logique 21, ce qui est représenté dans la figure 3 par un contact 26 et une ligne de commande

pointillée 28.

Le circuit 21 est commandé d'une part par des signaux d'horloge fournis par une source 22 et,d'autre part,par les signaux de sortie de l'amplificateur opérationnel 24 apparaissant sur une ligne 27 qui marque schématiquement la liaison entre ce circuit 24 et le circuit 21. Ce dernier présente en outre une connection de commande reliée à un interrupteur 30 permettant de déterminer le sens de rotation du moteur par la séquence des impulsions d'entraînement

définie par le circuit logique. Une source d'énergie élec-

trique est représentée schématiquement par un bloc 23 con-

necté au circuit 21. Des connections secondaires ne sont

pas représentés dans le schéma de principe de la figure 3.

Le fonctionnement de ce dispositif sera décrit en rapport avec -7- la figure 4 qui montre les variations de flux et de couples relatives aux deux phases 1 et 2 du moteur concerné,en fonction de l'angle de rotation ct du rotor. La position de départ du rotor a été désignée par ct, et correspond à un extremum du couple dû au courant dans la phase 1. Soit Cni1 ce couple produit par nil ampère-tours supposés constantsrésultants d'un courant i1 appliqué à la bobine b1 par l'intermédiaire du circuit 21. Dans la position correspondante du commutateur ,la bobine b2 est connectée aux entrées du circuit 24, 25

formant un circuit intégrateur.

Au voisinage du point ço4 le flux induit par le rotor dans le noyau de la bobine b 2 est maximal et il suit la courbe a2. Le rotor avance et se stabiblise en un point '<a +

/2N, position d'équilibre définiepar le couple de vér-

rouillage C04 représenté à la figure 4. Ce couple de vér-

rouillage estle couple statique agissant sur le rotor en absence de courant et il a une fréquence quadruple de celle du couple dû au courant, par exemple cnil. On suppose que

le courant il soit coupé lorsque le rotor atteint sa posi-

tion d'équilibre et que l'intrégrateur ait été mis à zéro par la fermeture du contact 26 puis de nouveau mis en

action. Le flux >a2 est normalement sensiblement nul.

Toute variation accidentelle de position A&:rk se traduit par une variation 4 du flux c a2' donc par un signal

apparaissant à la sortie de l'intégrateur sur la ligne 27.

Le circuit logique 21 comporte des moyens pour comparer le signal de sortie de l'intégrateur avec une valeur de référence et, si un écart de position Art dépassant une valeur prédéterminée estainsi détecté le circuit 21 provoque une nouvelle application du courant dans la phase 1 de façon à annuler A&X. La nouvelle application de - 8 -

courant a lieu pendant un temps limité suffisant pour per-

mettre l'annulation de AL_, l'intégrateur est remis à zéro puis de nouveau rendu opérationel avec les mêmes conséquences que précédemment. Le rotor est donc astreint à rester au voisinage de CO+ /2N. Cette position étant plus maintenue par le couple de verrouillage d'origine magnétique Co4 ainsi

que, le cas échéant,par d'autres moyens connus.

Pour avancer d'un nouveau pas, le circuit 21 est branché sur la bobine b2 et la bobine b lest branché sur i'intégrateur 24, 25. En appliquant ni2 ampèretours à la phase 2, le rotor est soumis à un couple c-ni2 et il avance de nouveau de 'fC/2N pour arriver en 'o + 7/ /N. Dans cette position,la phase 1 est utilisée pour détecter le flux al induit par le rotor et devant être sensiblement nul dans la nouvelle position d'équilibre. Toute déviation de la position d'équilibre du

rotor dépassant une certaine valeur se traduit comme précé-

demment par une nouvelle application de courant dans la

bobine de la phase 2.

Il est à noter que si les positions d'équilibre considérées précédemment ne sont pas exactement celles attendues, cela n'a pas de conséquence sur le couple de démarrage puisque Cni1 et Cni2 correspondantent, en début de pas, à l'extrémumrr d'une sinusoide. Il n'est donc pas nécessaire de rechercher une grande précision de réalisation pour assurer la fiabilité du système, il suffit que les positions d'équilibre soient conservées approximativement, par exemple à + C/6 N, ce

qui correspondrait à un tiers de pas.

Bien entendu, les pas suivants sont effectués en appliquant alternativement les courants correspondant à la phase 1 et

la pLase 2.

-9- En cas d'inversion du sens de la marche, l'asservissement

décrit ci-dessus fonctionne tout aussi bien, puisque l'in-

version du sens de marche ne consiste qu'à redonner le même

courant à la bobine qui vient d'être alimentée.

Le dispositif de commande fonctionnant selon le principe décrit plus haut, peut être utilisé également pour créer une autolimitation de la durée d'impulsion, c'est-à-dire une détermination de la durée de l'impulsion en fonction de la charge du moteur. Pour la fonction qui vient d'être décrit dans son principe, l'intégrateur n'était utilisé que de la

fin d'une impulsion jusqu'au début de l'impulsion suivante.

Pour la détermination de la durée de l'impulsion,l'intégrateur est utilisé pendant l'application du courant. A cet effet, on effectue une remise à zéro de l'intégrateur au début

de l'application du courant, lorsque le rotor ne s'est pratique-

ment pas encore déplacé. Lorsque le niveau de sortie de l'intégrateur, branché comme précédemment à la bobine non alimentée, atteint une valeur prédéterminée, correspondant à la variation de flux attendue à la fin d'un pas ou un peu avant, il commande avec ou sans retard l'arrêt du courant

dans la phase alimentée. S'il existe un couple de verrouil-

lage notable, obtenu par exemple par un couple Co4 suffisam-

ment grand ou par un courant résiduel, le retard n'est pas nécessaire. Par contre,si le couple de verrouillage est insuffisant, on coupe le courant avec un retard permettant au rotor de s'arrêter dans la position d'équilibre stable

définie par le couple Cnil lui-même.

Le fonctionnement se répète de façon anologue pour l'alimen-

tation de la deuxième phase et la coupure du courant dans celle-ci. L'intégrateur est ensuite de nouveau disponible pour la fonction de commande d'une compensation d'une perturbation de la position d'équilibre. L'intégrateur peut

- 10 -

également commandersans retard le déclenchement d'une impulsion d'entraînement suivante, de manière à obtenir une rotation

pratiquement continue du rotor.

La figure 5 est un schéma détaillé d'un dispositif de com-

mande selon le principe général de la figure 3, montrant la réalisation pratique du circuit de commutation et du circuit logique dans un cas donné. Plus particulièrement, le dispositif de la figure 5, permet de limiter la durée des impulsions

d'entraînement et d'amortir le rotor au voisinage de sa po-

sition d'équilibre.

Dans la figure 5 les éléments analogues à ceux déjà représentés dans la figure 3 ont été désignés par les mêmes chiffres de référence. Les signaux apparaissant en certains points du circuit de la figure 5 sont représentés en fonction du temps

à la figure 6 et les mêmes signes de référence ont été uti-

lisés dans les deux figures pour désigner ces signaux.

Une source de signaux d'horloge 22,constituée par exemple par un circuit intégré Motorola MC14451 muni d'un résonateur à quartzdélivre des impulsions unipolaires calibrés Mo d'une durée de 7,8 ms et d'une période de ls, dans cet exemple,

à une entrée d'un circuit générateur de séquence d'états 31.

Dans l'exemple représenté,il s'agit d'un circuit intégré SANYO PMM 8713, dont les sorties marquées 10, 11, 12 et 13 délivrent respectivement des signaux Si, S2, S3 et S4 tels que représentés à la figure 6. Ces signaux sont appliqués respectivement à une entrée de circuitslogiquesOU 32, 33, 34, et 35 qui reçoivent, sur une deuxième entrée,des signaux d'horloge MO' A la sortie de ces circuits OU apparaissent ainsi les signaux Ci, C2, c3 et C41 respectivement, dont la forme est représentée dans les lignes correspondantes de le figure 6. Les signaux C1 à C4 sont appliquésde la manière montrée à la figure 5, à des circuits logiques ET 36, 37, 38,

- il -

à des circuits logiques OU 39, 40, 41, 42, 43, 4, 45 et 46 ainsi qu'à des circuits inverseurs 47, 48, 49, 50. Comme le montre la figure 5, certains de ces circuits reçoivent des combinaisons logiques de certains signaux C1 à C4 formées dans un étage précédent. D'autre part, il ressort également de la figure 5,que les circuits 39 à 46 reçoivent à une entrée un signal A formé à partir de l'intégrateur 24, 25 de

la façon décrite plus loin.

A la sortie des circuits logiques 39 à 46 apparaissent ainsi des signaux D1, D2, D6r D7, D3, D4^ D8 et D., respectivement, dont la forme est montrée aux lignes de même nom de la figure 6. Ces signaux sent appliqués respectivement aux électrodes de commande de 8 transistors M1, M2,Ms6 M7, M3 M4, M8 et M9 qui-font partie du circuit de commutation mentionné en rapport avec la figure 3. A cet effet, ces transistors sont connectés en série 2 par 2 entre une borne V et la masse d'une source d'énergie électrique 23,et le point de connection commun des chemins de conduction de chaque paire de transistors estconnecté à une extrémité respective des bobines b1 et b2 représentant les deux phases du moteur. Ainsi, chaque bobine peut être alimentée par la mise en état de conduction de deux transistors par un courant de signe voulu à partir de la source d'énergie. Par exemplela conduction simultanée des transistors M1 et M4 produit un courant à travers la bobine b1 dans le sens V à masse. D'autre part, la conduction

simultanée des transistors M.2 et M4 court-circuite la bobine -

bl à travers ces transistors.

Les signaux de sortie des inverseurs 47 à 50, à savoir D5, D1o, D12 et D13, respectivement, sont appliqués aux électrodes de commande respectives de transistors M5, M10, M12 et M13 faisant également partie du circuit de commutation. Les

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chemins de conduction de ces transistors sont connectés en série deux par deux et leurs points de connexion com.uns so:it reliés à une entrée decircuit intégrateur 24-1, 25. Les autres extrémités des chemins de conduction des transistors M5, MI0,M12 et M13 sont connectés aux extré. mités des bcbines b1 et b2 comme le montre la figure 5. Ceci permet de brancher

l'une ou l'autre des bobines à l'entrée du circuit ir.tgrateur.

conformément au programme déterminé par l'agencement du

circuit logique décrit.

La sortie de l'intégrateur 24, 25 est connectée à une entrée d'un amplificateur différentiel 51,dont l'autre entree = recnit une esion de référence REF appropriée. Un signal A apparalt ainsi à la sortie du circuit 51 lorsque la tension

de sortie de l'intégrateur dépasse une valeur prédéterminée.

Le condensateur 25 est connecté en parallèle aux chemins de conduction d'un transistor M l1dont l'électrode de commande est reliée par une ligne 28 à la source de signaux d'horloge

MO. Ainsi, dans ce cas, l'intégrateur est mis à zéro dans-

l'intervalle entre les signaux d'horloge M0.

La séquence de commande du moteur, en fonctionnement diphasé, comporte quatre états. Pour chacun de ces états le processus d'alimentation et de limitation de la durée de l'alimentation de la bobine motrice se déroule de la même façon. Soit par

exemple O le point de départ conformément à la figure 4.

On applique à la bobine b un courant i correspondant au couple Cnil, en rendant les transistors M1 et M4, conducteurs, M2 et M3 étant bloqués. Ceci résulte de l'état des signaux de commande D1à D4 de ces transistors Mi à M4. La bobine b2 est branché sur l'intégrateur pour mesurer l'évolution du flux 4 a2 grâce notamment à la commande des transistors

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reliés à cette bobine, les transistors M7 et M13 étant conducteurs.

Lorsque le rotor tourne, le potentiel à la sortie de l'inté-

grateur, initialement à zéro, croît et déclenche pour une position angulaire déterminée,correspondant par exemple à la moitié de la tension de l'alimentation des circuits logiques, le comparateur 51. L'apparition du signal A à la sortie du comparateur a pour effet d'inverser les niveaux de commande des transistors M-1et M2 et la bobine b 1se retrouve ainsi déconnectée de la source 23 et court-circuitée à travers les transistors M 4et M2. Le niveau de commande du transistors Mg est également inversé ce qui met aussi en court-circuit la bobine b 2à travers les transistors M7et Mg. A la fin de l'impulsion M%,l'intégrateur est remis à zéro par M il tel que

mentionné plus haut.

L'impulsion d'entraînement est ainsi limitée dans sa durée par l'apparition d'un signal A avant la fin de l'impulsion calibrée M. qui représente la durée maximale nécessaire pour amener le rotor dans la position d'équilibre suivante dans

le sens de sa rotation. L'apparition du signal A correspond-

à une position intermédiaire du rotor à parti de laquelle il atteint ladite position d'équilibre sans qu'ilait encore

besoin du courant dans la phase alimentée.

La mise en court-circuit de la bobine b1 permet de laisser écouler l'énergie de selfinductance,qui est ainsi récupérée, puis de freiner le mouvement du rotor. Toutefois, à l'approche de la position d'équilibre Dû. + 1C/2 N, le freinage par la bobine b1 disparaît et c'est essentiellement le court-circuit de la bobine b2 qui produit un couple de freinage. Dans le mode de fonctionnement décrit ici, on n'attend donc pas que le

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rotor soit stabilisé en X,+lE/2N par le couple Cni1 pour couuer le courant il. Il faut que le couple de verrouillage

CO4 d'origine purement magnétique soit d'amplitude suffisam-

ment grande et la vitesse du rotor suffisamment petite pour que le rotor s'arrête au voisinage de cette position d'équi- libre. Une grande précision dans cette position finale n'est pas nécessaire, carainsi que mentionné plus haut,-le couple de démarrage du pas suivant, donné par Cni2, dépend peu de cette position, de même que le flux Éa,. L'amplitude de Co4 peut donc rester relativement faible puisque les erreurs angulaires dues à la faible raideur résultant de ce couple et

de l'effet du couple de frottement de rouage sont acceptables.

Pour le pas suivant, la bobine b2 est alimentée par la source

d'énergie électrique 23 et la bobine b sert de bobine captrice.

Les signaux de la figure 6 montrent que les états des transistors M et M s'inversent, permettant le passage du courant dans b2 par l'intermédiaire de M6 et M9. Les états de M 2et M5 s'inversent également ce qui relie à l'intégrateur l'extrémité de b1 reliéeà M5, l'autre extrémité de cette bobine restant à la masse, en même temps que Mil remet en fonction l'intégrateur avec une valeur initiale nulle à sa sortie. Pour le troisième pas du cycle on fait passer un courant dans b fournissant le couple ni1 selon la figure 4 et on intègre les variations du flux décroissant 4 a2 induit dans la bobine b2. Les états de M3 et M4 s'inversent et le courant passe donc dans la bobine b1 à travers M2 et M3. Les transistors M7 et M10 changent d'état, de sorte que l'extrémité de la bobine

b2 connectée à ces transistors est reliée à l'intégrateur.

Pour le quatrième pas et dernier état du cycle, on fait passer un courant dans la bobine b2 qui fourni un couple C-ni2 et l'on intègre les variations du flux croissant 4I- a capté par

- 15 -

ja bobine L1. Les états de M set M s'inversent de sorte que le courant passe dans b2 à travers M7 et M8. L'extrémité de la boblinre b reliée aux transistors M4 et M2 est reliée à

L 4 12

l'intégrateur par changement d'état de ces transistors.

La figure 7 montre le schéma simplifé d'un dispositif de corimandepermettant de compenser des perturbations extérieures sur le rotor, mais dans lequel le circuit de permutation des

bobines b1 et b2 ainsi que le circuit de commande de l'inté-

grateur ont été volontairement omis.

I0 La source 22 de signaux d'horloge M0 alimente de nouveau

le circuit générateur de séquence à quatre états,31,fournis-

sant à sa sortie les signaux S1 à S4. Ces signaux commandent un circuit d'alimentation 31' (par exemple un circuit SGS type L293) relié à la source d'énergie électrique et auquel est branché momentanément par exemple la bobine b1, servant

de bobine motrice.

La bobine b2 se trouve branchée au même moment à l'entrée du circuit intégrateur 24, 25 dont la sortie est connectée parallelement aux entrées positive et négative de deux amplificateurs opérationnels similaires 61 et 62. L'intégrateur 24 utilise par exemple un circuit intégré FAIRCHIILD ICL 7611 et les amplificateurs opérationnels 61 et 62 peuvent être

des circuits ICL 7612. Les deuxièmes entrées de ces amplifi-

cateurs sont connectées à des sources detension de référence respectives REF1 et REF2. Les sorties des circuits 61 et 62 auxquels apparaissent des signaux I1 et I2 respectivement sont connectées aux entrées d'un circuit logique OU désigné par 63 dont la sortie est reliée à son tour, comme le montre la figure 7, à un inverseur 64 et à une entrée d'un circuit

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logique ET, 68.

Le circuit de la figure 7 comporte en outre un circuit mono-

stable 70, par exemple un circuit intégré SEFCOSEM SFC 4121E qui fournitdes impulsions de commande de durée fixe t2 à une entrée d'un circuit logique OU désigné par 69, l'autre entrée de ce circuit recevant les impulsions M de durée t1. A la sortie du circuit 69 apparait un signal P1 qui est appliqué par l'intermédiaire d'un inverseur 67 à la deuxième entrée du circuit logique 68, ainsi que, directement à une entrée d'un circuit logique ET,65dont l'autre entrée est connectée à la sortie de l'inverseur 64. A la sortie du circuit 68 apparaît un signal U2 qui est appliqué d'une part à l'entrée de déclenchement du circuit 70 et d'autre part à une entrée d'un circuit logique OU désigné par 66 et dont l'autre entrée est connectée à la sortie du circuit logique 65. Le signal de sortie U1 du circuit 66 est appliqué à une entree de commande du circuit 31' de façon à commander le passage d'un courant d'entraînement correspondant à ce signal U1

dans la bobine b1.

La table de vérité suivante indique les états signaux apparaissant en certains points de la

illustre le fonctionnement du circuit.

des différents figure 7 et

1 I1 I2 U1 U2

REPOS 0

DEBUT D'IMPULSION Mo 1

COUPURE DE COURANTPAR L'INTEGRATEUR

APRES L'IMPULSION M0 0

PRESENCE D'UNE FORTE PERTURBATION 0

DECLENCHEMENT DE t2

REMISE A 0 DE L'INTEGRATEUR ET

1REALIMENTATION DE LA BOBINE b o0 ou0 o ou1

0 0

1 0

0 0

0 0 O O

ou1 ou0 1 1

O 0 1 0

O O 1 O

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Lors de l'apparition d'un signal d'horloge M0 la sortie S1 déclenche la circulation du courant d'entraînement dans la bobine b1. L'interrupteur 26 est fermé par un circuit non représenté,pendant un durée très courte, de l'ordre de 100,us puisréouvert. Le rotor ne s'est pratiquement pas

encore déplacé pendant ce temps.

Le signal de sortie de l'intégrateur croît lorsque le rotor se dirige de la position initiale go selon la figure 4 vers la position d'équilibre KO+ s / 2 N; lorsque le signal atteint le niveau de référence correspondant dans une position intermédiaire du rotor, un état logique 1 apparait à la sortie du comparateur correspondant 61 ou 62 o Le signal U passe ainsi au niveau zéro, ce qui coupe le courant dans

la bobine bl.

Si,pour une raison indéterminée,l'intégrateur n'a pas encore commandé l'arrêt du courant à la fin de l'impulsion M0 de

durée tl, le niveauP passe à zéro et le courant est coupé.

L'intégrateur est remis à zéro par l'intermédiaire d'un circuit non représenté dès que le courant est coupé, et il n'est ouvert qu'après écoulement d'un temps de,par exemple

ms,suffisant pour permettre au rotor de s'arrêter totalement.

La mise en court-circuit de la bobine b2 peut aider à cette fonction. Lorsque l'intégrateur est de nouveau ouvert, il est prêt pour détecter une perturbation extérieure. Le rotor se trouve dans la position do + t /2N et le potentiel zéro à la sortie de l'intégrateur correspond au passage par zéro de la courbe

41a2 de la figure 4.C'es4a position dans laquelle une varia-

tion de position angulaire engendre la plus grande variation de flux. Dès qu'une perturbation extérieure telle

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qu'un choc linéaire ou angulaire décale le rotor d'une valeur telle que'le signal de sortie de l'intégrateur ait un niveau suffisant pour déclencher l'un ou l'autre des comparateurs 61 ou 62, la table de vérité montre que les signauxU1 etU2 sont égals à 1, ce qui déclenche une impulsion t 2 dans la bobine b1l Cette impulsion est de même signe que l'impulsion précédente et ramène le rotor dans la position R + r/2 N. L'interrupteur 26 est remis à zéro et maintenu à zéro pendant la nouvelle impulsion puis il est de nouveau ouvert pour

déceler une éventuelle perturbation ultérieure.

Selon une forme d'exécution de l'invention, le dispositif est utilisé pour vérifier que le rotor a effectivement atteint la position d'équilibre suivante après son lancement. Le dispositif est alors agencé pour comparer le niveau de sortie de l'intégrateur à un niveau de référence correspondant à la

valeur du flux lorsque le rotor a atteint une position au -

voisinage de la position d'équilibre. Si le flux est plus faible, le rotor est revenu à sa position initiale et le comparateur déclenche par conséquent une impulsion de même signe dans la même bobine, cette impulsion ayant une durée

fixe telle que t2>permettant au rotor de franchir le pas.

Si le flux est plus fort, le moteur a fait un double pas sur sa lancée et le dispositif commande donc également le

déclenchement d'une impulsion d'entraînement d'une duréet2.

Le présent dispositif permet ainsi de réaliser l'asservisse-

ment de la position du rotoren tenant compte des différentes perturbations possibles du mouvement, tout en limitant, dans le cas normal, la durée des impulsions motrices à un minimum par une détection d'une grandeur dépendant uniquement de la

position du rotor.

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Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande d'un moteur électrique du type coin-

portant un rotor aimanté et au moins deux circuits magnétiques de stator separés, couplés chacun avec au moins une bobine électrique et disposés de façon à former entre eux un angle électrique de 2 k ? + tr /2 (k = O, 1, 2,...), ce dispo-

sitif de commande comportant une source d'énergie électri-

que, un circuit générateur d'impulsions commandé par une sourcede signaux d'horloge pour fournir des impulsions d'entraînement du rotor au moins à une des bobines de l'un des circuits magnétiques stationnaires et comportant un circuit intégrateur agencé pour recevoir les signaux induits par le rotor dans au moins une des bobines d'un autre desdits

circuits magnétiques de stator pour déterminer la durée -

d'une impulsion d'entraînement du rotor, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit logique de commande connecté, par ses entrées, d'une part à la source de signaux d'horloge et, d'autre part, à la sortie du circuit intégrateur, et, par

ses sorties aux entrées de commande d'un circuit de com-

mutation, le circuit de commutation étant branché à la source d'énergie électrique, aux différentes bobines et à

l'entrée du circuit intégrateur, le circuit logique de com-

mande et le circuit de commutation étant agencés pour pouvoir connecter les bobines couplées avec chacun desdits circuits magnétiques du stator à la source d'énergie électrique ou à l'entrée dudit circuit intégrateur de telle façon que le moteur travaille en mode diphasé, pas à pas, sous l'effet d'impulsions d'entraînement fournies alternativement aux bobines associées à l'une et à l'autre phase, au moins une des bobines associées à la phase non alimentée par une

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Iiipulsio(n d'untrainement étant connectées au moins tempo-

riremnient au circuit intégrateur.

2. Dispositif selon la revendication 1, cardctérise en ce qu'il comporte au moins un détecteur de niveau associé au circuit intégrateur, le circuit logique étant aqeîcé pour

interrompre une impulsion d'entrainemnent et/ou pour déclen-

cher une nouvelle impulsion d'entraînement en fonction de la présence d'un signal de sortie d'un des détecteurs de niveau et de l'instant de l'apparition de ce signal par rapport aux signaux d'horloge, ainsi que pour remettre l'intégrateur à zéro au début et à la fin de chaque période

d'intégration prévue.

3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé

en ce que le circuit logique est agencé pour court-circuiter temporairement au moins une bobine, de façon à amortir le rotor en mouvement au voisinage de la position d'équilibre et/ou à tendre à le maintenir dans celle-ci par un tel court-circuit.