FR2490894A1 - Circuit de commande de moteur pas a pas permettant une rotation dans les deux sens - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE COMMANDE ELECTRIQUE POUR MOTEUR PAS A PAS INVERSIBLE DU TYPE POSSEDANT UNE BOBINE ALIMENTEE EN IMPULSIONS ELECTRIQUES POUR FAIRE TOURNER PAS A PAS UN ROTOR AIMANTE, LEQUEL COMPORTE DES POLES MAGNETIQUES SUPPLEMENTAIRES PERMETTANT DE BLOQUER LE ROTOR ENTRE LES PAS DANS UNE POSITION STABLE SITUEE DE MANIERE A REDUIRE L'ENERGIE NECESSAIRE A LA ROTATION NORMALE EN SENS DIRECT. DANS LE CIRCUIT DE COMMANDE DE L'INVENTION, LA ROTATION EN SENS DIRECT EST PRODUITE PAR UN CIRCUIT DE COMMUTATION 31, 32 QUI CONNECTE PERIODIQUEMENT UNE SOURCE DE TENSION V ET UN MOYEN 34 DE DISSIPATION D'ENERGIE AVEC LA BOBINE 1 PENDANT DES INTERVALLES DE TEMPS PREDETERMINES D'UN CYCLE DE COMMUTATION EN SENS DIRECT. LE CYCLE DE COMMUTATION EN SENS INVERSE COMPORTE UNE OU PLUSIEURS PARTIES D'IMPULSION EN SENS DIRECT PERMETTANT DE PREPOSITIONNER LE ROTOR EN VUE DE LA ROTATION EN SENS INVERSE. AVANT L'INVERSION, LE CYCLE APPLIQUE A LA BOBINE COMPREND UN TRAIN D'IMPULSIONS DE HAUTE FREQUENCE QUI REDUIT LE COUPLE ELECTROMAGNETIQUE DANS LE SENS DIRECT DE ROTATION ET LE COURANT PASSANT DANS LA BOBINE.

Description

La présente invention concerne les circuits de commande électriques pour

moteurs pas à pas miniatures qui tournent normalement en sens d'action direct, mais demandent à l'occasion une inversion de

sens. Un tel moteur pas à pas trouve application dans une montre-

bracelet analogique à quartz o, au lieu de la couronne de remontoir habituelle permettant de régler l'heure par rotation mécanique des aiguilles via un train d'engrenage, les aiguilles sont ajustées en sens d'action ou en sens inverse par application de trains d'impulsions ayant des formes d'onde en cycles de commutation conçues pour amener

le moteur pas à pas à tourner en sens d'action ou en sens inverse.

Un exemple de moteur réversible pour dispositif de mesure du temps qui est actionné par des formes d'onde spéciales est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 112 671. Ce brevet fait appel à un moteur pas à pas bipolaire utilisant des impulsions de polarités alternées. La forme d'onde d'un cycle d'inversion d'un seul pas est déclenchée par une impulsion de sens inverse suivie d'une

impulsion de polarité opposée visant à accélérer l'inversion.

----Un type plus récent de.moteur pas à pas, qui est préféré selon l'invention, est un moteur du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 079 279. Ce moteur pas à pas utilise un rotor comprenant un disque mince de matériau magnétique et deux bagues annulaires de pôles magnétiques alternés, les-pôles extérieurs, ou premiers pôles, fournissant un couple électromagnétique lorsqu'un

champ est établi par une bobine fixe et un stator, et les pôles inté-

rieurs, ou deuxièmes pôles, assurant le blocage magnétique du rotor entre les pas. L'inversion du sens de rotation du moteur pas à pas précité peut être réalisée au moyen d'un circuit de commande électrique conçu pour fournir à la bobine électrique du moteur pas à pas des

impulsions présentant une polarité, une amplitude et une durée choisies.

Un tel circuit est décrit dans la demande de brevet britannique n0 2026793A publiée. Dans ce circuit de commande selon la technique antérieure, cinq transistors MOS (métal-oxyde-semi-conducteur) sont utilisés dans un circuit de commutation avec un dispositif de déclenchement et une résistance de charge externe pour fournir à la bobine des impulsions de commande des deux polarités ayant l'amplitude et la durée appropriées pour-entraIner le moteur pas à pas à la fois

dans le sens d'action et le sens inverse. Normalement, les transis-

tors NOS sont incorporés dans un circuit intégré plus important et demandent, en raison du courant passant dans les transistors MOS, une proportion considérable de l'airedu circuit. La résistance externe, qui est utilisée pour réduire la puissance fournie pendant le cycle d'inversion du moteur, est une dépense supplémentaire dans

le circuit de commande global, puisque c'est un composant supplé-

mentaire extérieur au circuit intégré.

Il serait également souhaitable de pouvoir utiliser le même circuit intégré pour faire avancer pas à pas des moteurs ayant des rotors qui présentent une configuration d'aimantation légèrement différente conçus pour tourner dans un seul sens, aussi bien que

pour le circuit du moteur pas à pas inversible précité.

Par conséquent, un but de l'invention est de proposer un circuit de commande électrique simplifié destiné à un moteur pas

à pas pouvant tourner dans les deux sens.

Un autre but de l'invention est de proposer un circuit de comnande--de moteur pas à pas qui-autorise une ix.version de sens en utilisant des trains d'impulsions électriques qui sont seulement

unipolaires.

Un autre but de l'invention est de proposer un circuit simplifié pour moteur pas à pas qui autorise l'emploi d'un circuit intégré universel convenant à la fois aux moteurs pas à pas à un seul

sens de rotation et a=ffoteurspas à pas à deux sens de rotation.

En résumé, l'invention comprend un circuit de commande électrique perfectionné pour moteur pas à pas inversible du type

possédant une bobine fixe et un stator fournissant un circuit magné-

tique pour un rotor aimanté, le rotor possédant de premiers pôles destinés à coopérer avec le circuit magnétique afin de faire avancer le rotor pas à pas et de seconds pOles destinés à maintenir le rotor

dans des positions d'équilibre stables entre les pas en des emplace-

ments permettant de réduire l'énergie pour faire avancer pas à pas le rotor dans le sens direct ou sens d'action; ledit circuit produisant des impulsions électriques unipolaires à destination de la bobine pendant des intervalles de temps prédéterminés dans des cycles de commutation de sens d'action ou de sens inverse afin de produire une

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rotation en sens d'action ou en sens inverse du rotor en fonction des intervalles de temps prédéterminés, le circuit étant destiné, pendant l'un desdits intervalles de temps, à produire des impulsions de haute fréquence à destination de la bobine de manière à réduire le couple électromagnétique appliqué à la rotation du rotor dans le

sens d'action en préparation de l'inversion du rotor.

La description suivante, conçue à titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est une vue simplifiée en perspective éclatée du moteur pas à pas utilisé avec l'invention; - la figure 2 est un schéma d'un circuit de commande

de bobine de moteur du type utilisé dans la demande de brevet britan-

nique n0 2026793 citée ci-dessus;

- les figures 3a et 3b sont des schémas de fonction-

nement du circuit représentant la partie de circuit intégré universel connectée dé-deux manières différentes -à des composants extérieurs; - la figure 4 est un schéma du circuit de commande de bobine de moteur selon l'invention, qui est utilisé à la place du circuit de la technique antérieure présenté sur la figure 2;

- les figures 5 et 6 sont des diagrammes de phase res-

pectivement associés à un unique cycle de commutation en sens d'action et à un unique cycle de commutation en sens inverse; - la figure 7 est un diagramme combiné montrant le couple, la vitesse, le déphasage et le courant du rotor pour un unique cycle de commutation en sens d'action; la figure 8 est un diagramme analogue pour un unique cycle de comuutation en sens inverse; - la figure 9 est une variante du circuit; - la figure 10 est un diagramme de phase relatif au cycle de commutation de rotation en sens inverse utilisant la forme modifiée de l'invention; et - la figure Il est un diagramme combiné montrant le couple, la vitesse, le courant et le déphasage du rotor pour la forme

modifiée de l'invention.

En résumé, l'invention consiste en un circuit de commande électrique perfectionné pour moteur pas à pas inversible du type

possédant une bobine et un stator qui produisent un circuit magné-

tique pour un rotor aimanté, ledit rotor ayant des premiers pôles destinés à coopérer avec le circuit magnétique lorsque des impulsions électriques sont délivrées à la bobine pendant des intervalles de temps prédéterminés afin de faire avancer pas à pas le rotor dans le sens d'action ou le sens inverse, le rotor possédant de seconds pôles destinés à bloquer le rotor en des positions d'équilibre stables entre les pas lorsque la bobine n'est pas excitée situées de façon qu'une moindre énergie soit nécessaire pour faire avancer pas à pas le rotor dans le sens d'action que dans le sens inverse, l'invention

se distinguant spécialement en ce que le circuit de commande élec-

trique comprend un circuit de commutation destiné à produire un cycle

de commutation en sens inverse formé d'une première partie d'impul-

sion déclenchant une rotation dans un sens d'action et d'une deuxième partie d'impulsion appliquéeâ un. instant propre à amener une inversion du rotor et-une rotation dans-le sens opposé, au moins une partie du cycle de commutation comportant un train d'impulsions de la mume polarité que celles normalement utilisées pour faire tourner le rotor dans un sens d'action et d'une fréquence suffisamment haute pour sensiblement réduire le courant qui sinon circulerait dans la bobine.

On va maintenant décrire le moteur pas à pas.

Comme on peut le voir sur la figure 1, le moteur pas à pas du type préféré pour âtre utilisé avec le circuit de commande perfectionné de l'invention consiste en une bobine 1 montée sur des éléments de noyaux aimantables 2 et 3, destinée à être fixée à un stator supérieur 4 et un stator inférieur 5. Les éléments 4 et 5

de stator comportent respectivement plusieurs dents radiales 4a, 5a.

Un rotor aimanté 7 est disposé dans les circuits magnétiques existant entre les dents de stator. Le rotor 7 est de préférence aimanté selon les enseignements du brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 079 279 cité cidessus. Une première bague annulaire de N paire de pôles magnétiques 7a de polarités alternées est destinée à coopérer avec le circuit magnétique créé entre les dents de stator 4a, 5a afin de faire avancer pas à pas le rotor dans le sens direct ou le sens inverse. Une deuxième bague annulaire de N/2 pairesde pales 7b de polarités alternées est disposée. à l'intérieur par rapport à la première bague de pâle et est destinée à bloquer le rotor dans des positions d'équilibre stables entre les pas lorsque la bobine 1 n'est pas excitée.N est dans ce cas égal à 6 et la rotation mécanique angulaire correspondant à un pas vaut de 360/N, soit 60 . Ainsi, l'angle entre les pas est présenté par les lignes 8 et 9 sur la figure 1. En termes de répétition du cycle de commutation, un pas complet est représenté sur les diagrammes suivants par un angle Q qui

vaut 3600 (déphasage).

Les deuxièmes pales 7b sont angulairement décalés ou inclinés par rapport aux premiers pôles 7a comme cela est indiqué par la ligne 10, afin de bloquer le rotor lorsque la bobine n'est pas excitée à une position d'équilibre. Ce décalage est placé de façon que, lorsqu'une impulsion d'énergie électrique est appliquée à la bobine 1, il soit nécessaired'appliquer une moindre énergie à la bobine pour faire avancée pas-à pas le rotor 7 dans le sens direct que dans le sens inverse. L'application d'une impulsion de durée prédéterminée dans le sens direct, comme cela est indiqué sur la figure 1, amène le rotor à commencerà tourner dans le sens indiqué par la flèche, après quoi l'impulsion est interrompue et des diodes

spéciales de dissipation d'énergie servent à dissiper l'excès d'éner-

gie d'auto-induction se trouvant dans la bobine du moteur, amortis-

sant l'aimant du rotor.

L'inversion du moteur pas à pas décrit ci-dessus a été réalisée selon la technique antérieure au moyen de circuits présentés sur la figure 2. Dans ce montage, qui est expliqué en détail dans la demande de brevet britannique n0 2026793A publiée, la bobine 1

du moteur est connectée en circuit avec une première paire de tran-

sistors MOS complémentaires 11 et 12 placée entre les bornes d'ali-

mentation de la pile électrique VDD et VSS, et une deuxième paire de transistors MOS complémentaires 13, 14. Un cinquième transistor MOS de type N,15,et une résistance 16 connectés en série kont connectés e n parallèle sur le transistor MOS 11. Chacun des transistors MOS 11, 12, 13, 14 possède une diode 17, 18, 19, 20 de dissipation d'énergie connectée entre ses bornes. La bobine 1 est connectée entre les points de jonction A et B.

Dans le circuit de la technique antérieure, cinq tran-

sistors MOS sont utilisés. Une rotation en sens direct est déclenchée par la fermeture des commutateurs 11, 14 de sorte que la tension positive V5s est alors appliquée au point A. L'ouverture et la fermeture ultérieures des dispositifs MOS dissipent l'énergie et

ramènent le rotor dans une position stable.

La rotation en sens inverse selon le circuit de la technique antérieure de la figure 2 est réalisée par une pré-impulsion faible en sens direct suivie d'une impulsion forte de polarité inverse fournies à la bobine. La pré-impulsion s'établit par fermeture des commutateurs 14, 15, connectant la tension positive au point A de la bobine, mais avec une impulsion d'énergie réduite due à un

courant moindre du fait de la présence de la résistance 16. La pré-

impulsion déplace le rotor jusqu'à une position du diagramme de

phase o une impulsion de polarité inverse produit un couple d'inver-

sion plus grand. Ensuite, les-commutateurs 12, 13 se ferment pour connecter la tension positive au point B de la bobine 1, déclenchant une forte inversion du sens du rotor. Alors que le circuit de la technique antérieure réussit à faire fonctionner un moteur pas à pas à double sens de rotation, les dispositifs MOS transportent un courant fort important. Si, comme cela est le cas habituel, ces dispositifs sont incorporés dans le circuit intégré à grande échelle en même temps que les commutateurs de déclenchement, l'oscillateur et les composants de décomptage, ils conduisent à accroître la surface MOS

et les problèmes des fuites de courant.

On va maintenant décrire le mode de réalisation préféré de l'invention. Comme on peut le voir sur les figures 3a et 3b, le circuit de commande électrique perfectionné pour moteur pas à pas inversible est de préférence mis en oeuvre sous forme d'un circuit intégré 21 doté de bornes appropriées permettant la connexion à des composants extérieurs associés au moteur pas à pas. Camc-ci coxirtentla

bobine 1 du moteur pas à pas, un cristal de quartz 22, un condensa-

teur 23, une source électrique comprenant une pile énergétique 24, un commutateur 25 et des bornes facultatives 27, 28. Les connexions extérieures aux bornes 27, 28 effectuent la sélection de différents circuits internes dans le circuit intégré 21. Le circuit intégré 21 comporte des composants de mesure de temps classiquesdestinés à former un oscillateur de haute fréquence commandé par le cristal de quartz 22, une chalne de bascules bistables connectées en divi- seurs de comptage inverse afin de produire des impulsions de 1/20 Hz à la sortie. Ces impulsions déclenchent les cycles normaux de marche pas à pas dans le sens direct du moteur aux fins de mesure du temps. Les diviseurs produisent également des impulsions de fréquence intermédiaire de 1 Hz et 16 Hz permettant de déclencher des cycles'de commutation en sens direct et en sens inverse pour faire tourner le moteur pas à pas en sens direct ou en sens inverse à des vitesses plus élevées. Les fonctions précédentes du circuit intégré sont bien connues et ne concernent pas l'invention, sauf

le fait de fixer la fréquence de déclenchement des cycles de com-

mutation (ou pas) effectués par le moteur pas à pas. L'invention se rapporte aux composants du circuit de commande et au moyen de commutationnécessaires pour-effectuer un unique pas en sens direct ou un unique-pas en sens inverse, étant entendu que plusieurs pas en sens direct ou plusieurs pas en sens inverse sont simplement réalisés par des déclenchements répétés du cycle de commutation, à n'importe quelle vitesse de répétition voulue, aussi longemps que la durée de répétition relative à un nouveau pas n'est pas inférieure à ce qui est nécessaire pour qu'un pas complet soit

achevé.

On comprendra également que le diviseur de comptage inverse de la pastille 21 de circuit intégré peut constituer une source d'impulsions de n'importe quelle fréquence voulue divisible

suivant la fréquence du cristal de quartz 22, laquelle est présente-

ment choisie à 32 768 Hz, une telle fréquence étant 1024 Hz. De plus, on comprendra qu'il est possible de produire des impulsions de signal de commande précises d'une durée prédéterminée à un instant

prédéterminé au moyen de la logique du circuit intégré, par com-

binaison d'une ou plusieurs fréquences de sortie venant de la chaîne de diviseurs. La production de plusieurs semblables impulsions de déclenchement d'une durée de quelques millisecondes successivement l'une après l'autre aux fins d'ouverture et de fermeture des dispositifs de commutation MOS qui sont également incorporés dans le circuit intégré est considérée conme se rapportant à la sélection de paramètres fonctionnels appropriés et est une opération bien

connue de l'homme de l'art.

- Si l'on se reporte à la figure 4, on voit que le circuit

de commutation destiné selon l'invention au moteur pas h pas com-

prend une paire de transistors MOS complémentaire connectés entre

la source de tension positive VDD et la borne négative V SS Ceux-

ci sont constitués d'un transistor MOS 31 de type P et d'un tran-

sistor 32 de type N, avec une connexion source-drain 33. Une pre-

mière diode 34 est connectée entre le point de jonction 33 et la tension VDD, et une deuxième diode 35 est connectée entre la tension V5s et le point de jonction 33. La bobine 1 du moteur est également

connectée entre le point de jonction 33 et la tension VDD. Le cir-

cuit de commande de la figure 4 produit les mêmes fonctions d'in-

version que le circuit de la technique antérieure décrit ci-dessus en relation avec la figure 2, lorsqu'il reçoit les formes d'onde, fermetures de commutateurs et trains d'impulsions appropriés selon l'invention.

La figure 5,est un diagramme de phase illustrant l'ouver-

ture et la fermeture des commutateurs 31 et 32 durant un cycle con-

plet de commutation en sens direct produisant la rotation en sens

direct du moteur pas à pas. Pendant la période T1, qui est pré-

sélectionnée à 3,9 millisecondes, le transistor MOS 32 reçoit à la

borne 37 un signal de commande qui provoque la conduction du tran-

sistor MOS 32 et ferme un point A de connexion au circuit de la bobine 1 sur la source de tension VDD' Pendant la période T2, qui est également choisie d'une durée de 3,9 millisecondes, aucun signal de commande n'est appliqué

et les deux commutateurs 31, 32 restent ouverts. L'énergie d'auto-

induction en excès de la bobine du moteur se dissipe dans la diode 34,

amortissant l'aimant du rotor.

La période T3 est le temps restant du cycle avant l'im-

pulsion suivante du moteur. Pendant la période T3, le commutateur 31

est fermé par un signal de commande appliqué à la borne 36, court-

circuitant la bobine 1 du moteur. Ainsi, le moteur est maintenu dans une position stable par les aimants de blocage. La période T3 n'a pas une longueur fixe, mais dépend du taux de répétition voulu pour

déclencher les cycles d'avance pas à pas du moteur. Dans un disposi-

tif de mesure du temps, ce taux de répétition peut être de 1/20 Hz pour une rotation normale, ou de 1 Hz ou 16 Hz pour le réglage horaire du moteur pas à pas. La figure 6 illustre le fonctionnement du circuit de

l'invention pendant la rotation en sens inverse du moteur pas à pas.

La période Til est une première partie d'impulsion, présélectionnée à 3,9 millisecondes, qui est appliquée au rotor de la même manière que pour la rotation en sens direct. Ceci est réalisé par application

d'un signal de commande au transistor MOS 32, provoquant sa conduction.

Selon l'invention, la deuxième partie d'impulsion du cycle de commutation de sens inverse se produit pendant une période T12 par application d'un train d'impulsions de haute fréquence à la bobine du moteur. Comme le montre la figure 6, un signal de commande de haute fréquence de 1024 Hz est alternativement appliqué aux bornes 31 et 32 au niveau des-grilles des transistors MOS 31 et 32, ce qui prôduit l'ouverture et--la fermeture rapides des commutateurs 31 et 32 à transistors MOS, et l'application d'impulsions de tension de haute fréquence à la bobine 1 du moteur. On présélectionne la période T12 à 5,86 millisecondes. La période T13 est une période

de 7,8 millisecondes. La période T14 est une période de 2,9 milli-

secondes. Comme cela sera expliqué, ce train d'impulsions de haute fréquence limite efficacement le courant passant dans la bobine du moteur et amortit l'aimant du rotor amenant celui-ci à partir en

sens inverse et à être tiré vers l'arrière.

La période T13 de 7,8 millisecondes comprend le temps

durant lequel les deux commutateurs à transistors 31, 32 sont ouverts.

L'énergie d'auto-induction contenue dans la bobine du moteur se dis-

sipe dans un circuit passant par la diode 34, amortissant le mouve-

ment de l'aimant du rotor dans son déplacement dans le sens anti-

horaire. La période T14 de 2,9 millisecondes est une période durant laquelle le commutateur 32 est fermé par un signal de commande afin d'appliquer de nouveau une polarité positive à la bobine 1 du moteur. Dans la position dé déphasage particulière à laquelle le rotor se trouve à cet instant, cette impulsion fournit une énergie

2490894'

électromagnétique supplémentaire dans le sens de rotation inverse

ou antihoraire.

En dernier lieu, T est une période durant laquelle

le commutateur à transistor 31 est fermé et la bobine est court-

circuitée, ce qui entralne un freinage de l'aimant du rotor par les aimants de blocage dans un état bloqué. La période T15 est

variable, et elle dure jusqu'à ce que le cycle suivant de commuta-

tion en sens inverse antihoraire ait été appliqué. Il faut spéciale-

ment noter que l'inversion est réalisée au moyen d'impulsions ayant la même polarité électrique que pour les rotations en sens direct,

au contraire de la technique antérieure.

En relation avec les figures 7 et 8, on va maintenant décrire le fonctionnement de l'invention pour un pas de rotation en sens direct présenté sur la figure 7 et un pas de rotation en

sens inverse selon l'invention présenté sur la figure 8.

La courbe sinusoïdale CO est le couple magnétique appli-

qué au rotor par les aimants de blocage 7b (voir figure 1) et repré-

sente le couple éxercé dans le sens direct (au-dessus de la ligne)

et dans le sens inverse (au-dessous ue la ligne) pour tout dépha-

sage H. Un cycle d'avance pas à pas complet o Q vaut 3X est &quivalent

à un angle mécanique de 60 , entre les lignes 8, 9 de la figure 1.

Les positions d'équilibre stablespour lesquelles aucun courant ne circule dans la bobine 1 et qui sont représentées par la ligne 10 sur la figure 1 sont donc représentées aux angles Q donnés par les

lignes 40 et 41 sur la figure-7.

La deuxième courbe sinusoïdale (C + CI) est le couple combiné du rotor pour le courant I passant dans la bobine du moteur et comprend une composante du couple de blocage due à la courbe C0 et du couple électromagnétique CI produit lorsque la bobine est

excitée.

La courbe C en trait gras représente le couple réel, ou couple appliqué, si l'on tient compte de l'excitation et de la non-excitvation de la bobine 1 par le circuit de commutation. Ainsi, pendant la période de temps T1, lorsque la tension est appliquée à la bobine 1, le couple passe de O à la valeur de la courbe C +CI et la suit jusqu'à ce que la bobine cesse d'être excitée à la fin de la période T1. Ensuite, le couple suit la courbe CO. La vitesse 249089Si 1l

du rotor est indiquée par la partie de vitesse du diagramme indi-

quant le déplacement de la première position stable 40 à la deuxième

position stable 41.

La position angulaire du rotor G(t) est indiquée sur la partie déphasage du graphe pour n'importe quel instant t au cours

des périodes T1i T2- T3-

Le courant passant dans la bobine 1 est illustré par la

courbe I(t). Pendant la période Tl. le courant s'élève exponentiel-

lement dans la bobine, se voyant opposée l'auto-inductance, et, lorsque la période T2 commence, le courant retombe exponentiellement,

aidé en cela par l'auto-inductance, comme cela est présenté respecti-

vement par les parties de graphe 43, 44. Dans les deux cas, les courbes idéales sont rendues plus complexes par le déplacement du

rotor qui modifie constamment la reluctance du circuit électromagné-

tique et produit également une force contre-électromotrice due à l'action des pales magnétiques. L'effet du circuit présenté sur la

figure 7 est connu dans la technique.

-Selon l'invention; un pas en sens inverse est illustré sur la figure 8. Dans ce cas, la position du rotor se déplace en sens antihoraire pendant le cycle de commutation depuis une première position d'équilibre stable illustrée par la ligne 45 jusqu'à une deuxième position d'équilibre stable indiquée par la ligne 46. Comme précédemment, la courbe C en trait gras illustre le couple réel

appliqué au rotor pendant la partie d'excitation et de non-excita-

tion du cycle, du fait du couple de blocage des pôles 7b s'exerçant à tout moment et du fait du couple électromagnétique des pôles 7a s'exerçant lorsque la bobine est excitée. Pendant la première période Til, le déplacement du rotor est déclenché par une pré-impulsion en sens direct conduisant à une position 91l Ensuite, pendant la

période T12' la série d'impulsions de haute fréquence est appliquée.

Puisque le couple combiné subi par le rotor à cette position de phase est tel qu'une impulsion de tension de polarité positive (A à B dans la bobine 1) produise un couple négatif, le déplacement du rotor est inversé par le couple négatif et le rotor se déplace en arrière vers la position eî2' Pendant ce temps, le courant de pic dû à l'auto-inductance serait ordinairement très élevé s'il était

appliqué une unique impulsion d'une durée de quelques millisecondes.

Toutefois, ltapplication d'impulsions de haute fréquence augmente l'impédance efficace du circuit de la bobine en limitant le débit de courant, d'une façon qui est quelque peu équivalente à celle consistant à ajouter une résistance en série avec la bobine. La courbe de courant montre que, après une élévation du courant de bobine illustrée par la partie de courbe 47, ce courant est ensuite

limité suivant la partie 48 de la courbe.

Avec la période T13, le courant fourni à la bobine s'interrompt, et le déplacement du rotor se poursuit dans le sens inverse sous l'effet des pbles magnétiques 7b jusqu'à ce que le

rotor atteigne la position 13- Une impulsion est de nouveau appli-

quée et, puisque le rotor se trouve alors dans une position de phase

o une impulsion électrique positive produit un couple électromagné-

tique négatif, le rotor reçoit une autre poussée en sens inverse.

Avec la période T15^ la bobine du rotor est court-circuitée et le

rotor prend une position stable sous l'action des aimants de freinage.

-Ainsi' l'inversion du moteurpas à pas est réalisée au

moyen d'un circuit grandement simplifié n'utilisant que deux dis-

positifs MOS, au lieu de cinq dispositifs WDS plus une résistance extérieure, comme c'était le cas dans la technique antérieure. Les circuits intégrés représentés peuvent etre utilisés avec un moteur pas à pas tournant dans un seul sens ou un moteur pas à pas tournant dans les deux sens par simple connexion du circuit produisant le cycle decommutation que représente la figure 5, ou par établissement de connexions dans la partie du circuit qui fournit les cycles de commutation qui représentent les figures 5 et 6. La réduction du nombre de dispositifs MOS consommateun de place dans le circuit intégré réduit 1 a dimension et entraîne une réduction du prix

du circuit.

Alors que les avantages indiqués ci-dessus sont obtenus au moyen du mode de réalisation préféré, utilisant des impulsions d'une seule polarité, une forme modifiée de l'invention utilisant des impulsions de polarités alternées permet toujours d'éliminer la résistance extérieure et l'un des dispositifs MOS. Cette forme modifiée fait, comme précédemnent, appel à l'utilisation d'un train 2490ca94 d'impulsions de haute fréquence pour réduire le courant de bobine efficace et, par conséquent, pour réduire l'énergie fournie dans

une rotation en sens direct. Cette variante fournit une pré-impul-

sion faible équivalente au procédé de rotation inverse utilisé dans la demande de brevet britannique mentionnée ci-dessus. Le circuit de commande de la forme modifiée de l'invention est présenté sur la figure 9. La figure 9 est identique aux circuits de la technique antérieure présentés sur la figure 2, à l'exception du fait que

la résistance extérieure 16 et le transistor MOS 15 ont été éliminés.

Le diagramme du cycle de commutation relatif au circuit modifié est présenté sur la figure 10. La première partie d'impulsion du cycle d'inversion indiquée par T20 comprend un train d'impulsions de haute fréquence fourni à la bobine 1 par la fermeture du dispositif MOS 11

et par le déclenchement alternatif des dispositifs MOS 14 et MOS 13.

La deuxième partie d'impulsion T21 comprend une impulsion de polarité électrique inverse obtenue par fermeture des commutateurs 12, 13, ce qui connecte l'extrémité B de la bobine du moteur à la tension VDD et l'extrémité A-de la bobine 1 à la source de t*ension V S. Pendant la période T 22 le commutateur 12 est ouvert, le commutateur 13 est fermé et l'énergie d'auto-induction en excès

est dissipéodans la.diode 17. Pendant la période T23' les transis-

tors MOS 11, 13 sont fermés et court-circuitent la bobine de rotor, celleci étant maintenue en position bloquée par les pôles 7b du

rotor aimanté.

De cette manière, la forme modifiée de l'invention,

alors qu'elle n'emploie pas d'impulsions d'une seule polarité, uti-

lise la caractéristique nouvelle consistant à appliquer un train d'impulsions de haute fréquence pour réduire le courant et, par conséquent, le couple électromagnétique pendant la pré-impulsion

appliquée dans le sens direct du rotor en préparation d'une inver-

sion du moteur.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du circuit dont la description vient d'être donnée à titre

simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes

et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

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Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Circuit de commande électrique perfectionné pour moteur pas à pas inversible du type possédant une bobine (1) et un stator (4, ) qui produisent un circuit magnétique pour un rotor aimanté (7) comportant des premiers pbles (7a) conçus pour coopérer avec ledit circuit magnétique lorsque des impulsions magnétiques sont délivrées

par une source de tension à la bobine pendant des intervalles pré-

déterminés afin de faire avancer pas à pas le rotor dans le sens direct ou le sens inverse, ledit rotor comportant des deuxièmes pôles (7bY destinés à bloquer le rotor en des positions d'équilibre

stable entre les pas lorsque la bobine n'est pas excitée, ces posi-

tions stables étant disposées de façon qu'une moindre énergie soit nécessaire pour faire avancer pas à pas le rotor dans le sens direct que dans le sens inverse; le circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend:

un circuit de commutation (21) destiné à produire un cycle de com-

mutation en- sens-inverse comprenant une première partie d'impulsion (Tl; T20) déclenchant la rotation en sens direct et une deuxième

partie d'impulsion (T12; T21) appliquée à un instant propre à pro-

duire un couple électromagnétique inverse qui inverse la rotation et déplace le rotor dans le sens oppposé, au moins l'une desdites parties d'impulsion étant constituée d'un train d'impulsions ayant la meme polarité que celles normalement utilisées pour faire tourner le rotor dans le sens direct et unefréquence suffisamment élevée

pour réduire le courant qui, sinon, passerait dans ladite bobine.

2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cycle de commutation en sens inverse est constitué d'impulsions

ayant toutes la même polarité de tension appliquées à la bobine.

3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit train d'impulsions de haute fréquence est produit pendant

la deuxième partie de cycle (T12).

4. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit train d'impulsions de haute fréquence est produit pendant ladite première partie de cycle (T20) et en ce que la deuxième partie de cycle (T21) est d'une polarité électrique inverse par rapport

à la première partie de cycle.

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5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cycle de commutation en sens inverse comporte également

une troisième partie de cycle (T13) dans laquelle le moyen de com-

mutation couple la bobine à un circuit (34) de dissipation d'énergie afin de dissiper l'énergie d'auto-induction de la bobine pendant la

rotation en sens inverse.

6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit cycle de commutation en sens inverse comporte en outre une cinquième partie de cycle (T15) dans laquelle des comuutateurs sont connectés de façon à court-circuiter la bobine si bien que les deuxièmes pèles bloquent le rotor dans une position d'équilibre

stable. -

7. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que

le circuit de commutation est conçu pour produire un cycle de cou-

mutation en sens direct (T1, T2, T") afin de faire avancer pas à pas le moteur dans le sens direct, lesdits cycles de commutation en sens direct et en sens inverse étant tous constitués d'impulsions

de la même-polarité électrique délivrées à la bobine.