FR2585902A1 - Procede de commande de l'excitation alternativement de n phases et de n+1 phases d'un moteur pas a pas, et dispositif correspondant. - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES PROCEDES ET DISPOSITIFS D'ALIMENTATION D'UN MOTEUR PAS-A-PAS PAR EXCITATION DE N PHASES ET N1 PHASES DU MOTEUR EN ALTERNANCE N 1. L'OBJECTIF POURSUIVI CONSISTE A OBTENIR UNE ROTATION REGULIERE DU MOTEUR. CET OBJECTIF EST ATTEINT A L'AIDE D'UN PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'IL CONSISTE A REALISER CHAQUE EXCITATION DE DEUX PHASES PENDANT UNE DUREE T SUPERIEURE A LA DUREE T D'AU MOINS L'UNE DES EXCITATIONS DE 1 PHASE IMMEDIATEMENT ADJACENTE CAS OU N 1. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MOTEURS PAS-A-PAS DU TYPE A RELUCTANCE VARIABLE, HYBRIDE OU A AIMANTS PERMANENTS, UTILISABLES PAR EXEMPLE POUR DEPLACER LA FEUILLE DE PALIER POSITIONNEE SUR LE CHARIOT D'UNE MACHINE A ECRIRE.

Description

Procédé de cnirande de l'excitation alternativement de n phaseset

de (n+1) phases d'un moteur pas à pas, et dispositif correspondant.

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de commande pour un moteur pas-à-pas du type à excitation de n phases et(n+1)phasesen alternance,

dans le but d'augmenter le nombre de pas et donc de po-

sitionsdu moteur.

On connait déjà des procédés et des dispositifs

de commande de l'excitation de moteurspas-à-pas qui per-

mettent une alimentation des phases du moteur une à une, ou encore deux à deux, par exemple. La figure 14 illustre

ainsi ce procédé connu, à l'aide d'un chronogramme d'ali-

mentation d'un moteur pas-à-pas à stator unique avec n pÈles(n phases) excitésdeux par deux. Dans ce cas, le nombre de positions que peut prendre le moteur est égal au nombre de phases, en l'occurence quatre. Dans ce cas d'une alimentation des phases deux à deux, chaque pas du moteur amène le rotor à s'immobiliser entre deux pôles

adjacents (CD,DA,AB,BC...). Dans le cas d'une alimenta-

tion d'une seule phase, on obtiendrait également quatre positions. L'avantage de ce procédé est qu'il permet: d'obtenir une rotation régulière du moteur, puisque le

rotor est soumis à un flux magnétique d'intensité cons-

tante. En revanche, ce procédé ne permet pas d'exploiter toutes les positions que pourraient prendre le rotor en correspondance avec toute les combinaisons possibles

pour l'alimentation des phases.

On connait également le procédé illustré par le chronogramme de la figure 15, permettant de doubler

le nombre de positionsque peut prendre le rotor d'un mo-

teur pas-à-pas monostator à n phases en alimentant al-

ternativement une et deux phases (par exemple dans l'ordre

indiqué CD,D,DA,A,....

Or, ce procédé connu présente l'inconvénient d'ença her une rotation uniforme du rotor du moteur pas-à-pas, dans la mesure o0 le champ magnétique auquel est soumis le rotor varie

suivant qu'une ou deux phases sont alimentées. Les impulsions d'ali-

mentation des phases ayant une durée identique pour l'alimentation d'une phase et pour l'alimentation de deux phases, on obtient donc

une rotation relativement saccadée, ou en tout état de cause, irré-

gulière, du moteur.

La présente invention se propose donc de remédier à ces inonvénients de l'art de la technique en proposant un procédé et un dispositif de commande de l'excitation d'un moteur pas-à-pas qui permette une alimentation alternativement de nphases et (n+1) phasesafin d'augmenter le nombre de positions du noteur, tout en régularisant la rotation du moteur. Cet objectif est réalisé à l'aide d'un procédé de c' wede de l'excitation d'un moteur pas-à-pas, du type consistant à exciter alternativement selon une séquence adaptée,

n phases et (n+1) phases dudit moteur, n étant un nombre entier su-

périeur ou égal à 1, caractéris en ce qu'il consiste à réaliser chaque excitatioen de (n+1) phases pendant une durée t+1 supérieure

à la durée t d'au moins l'une des excitations de n phases immédia-

tement ajadj ntes.

De manière avantageuse, le rapport entre la durée tn+ n+1 et t est ocxmstant pour chaque couple de 2 excitations adjacentes de n n

et n+l phases.

Suivant que le noteur se trouve en phase de démarrage, d'accélération de régime oenstant ou de décélération, on diminue, maintient constant ou augmente la durée cumulée tntn.1, de chaque

couiple d'excitation par rapport au couple précédent. -

L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre de oe procédé, caractérisé en ce qu'il comporte un organe 3 de détermination de la phase d'arrt du moteur pas-à-pas à chaque

pause, des moyens d'entrée fournissant le nombre de pas total de ro-

tation du noteur jusqu'à la prochaine pause, des noyens de commaande de la roation dudit moteur pas-à-pas en fonction des informations fournies par ledit organe de sortie et lesdits noyens d'entrée, une mmmoire PAM de dé:rmentaticn du nombre de pas total de rotation dUdit moteur pas-à-pas fourni par lesdits moyens d'entrée, et des moyens de calcul de la valeur C = (N+2)/4 de pose du drapeau de décélératin. En conséquence, selon l'invention, lorsque l'excitation initiale de démarrage est à (n+1) phases, l'impulsion de commande émise a une largeur plus grande que celle de l'excitation à n phases. L'excitation a (n+1) phases génère ainsi un flux magnétique plus fort que l'excitation à n phases pour faire tourner le rotor,

ce qui conduit à une augmentation de la vitesse de rota-

tion de commande. Inversement, lorsque l'excitation initiale est effectuée avec n phases, l'impulsion de commande émise a une largeur plus faible que celle de l'excitation à (n+1) phases. Alors, en effectuant I' excitation à (n+1) phases simultanément à l'excitation à n phases, le flux magnétique est plus élevé, de sorte que la vitesse de rotation de démarrage est accrue. La durée d'exécution de l'excitation à n

phases est donc rendue plus courte que celle de l'exci-

tation à (n+e1) phases, et le rapport aes durées de

l'excitation à n phases et de l'excitation à (n+1) pha-

ses est maintenu constant. En réduisant la durée de l'excitation à n phases et en augmentant la durée de l'excitation à (n+1) phases, on obtient une rotation

uniforme et constante.

Les buts caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la

lecture de la description suivante de l'invention, en

liaison avec les dessins annexés, dans lesquels:

- la fig.1 est un schéma par blocs représen-

tant un dispositif d'entrée et de sortie; - la fig.2 est une vue en coupe représentant le stator et le rotor d'un moteur pas-à-pas; - la fig.3A est une vue en coupe effectuée suivant la ligne IIIl-III1 de la fig.2; - la Fig.3B est une vue en coupe effectuée suivant la ligne IIIB-IIIB de la Fig.2; - la Fig.3C est une coupe effectuée suivant la ligne IIIC-IIIC de la fig.2; - la Fig.3D est une vue en coupe effectuée suivant la ligne IIID-IIID de la Fig.2; - la Fig.4 est un organigramme représentant un programme pour l'entraînement et l'exécution de la commande d'entraînement du moteur pas-à-pas; - la Fig.5 est un graphique expliquant le fonctionnement lors de la commande avec l'excitation à deux phases; - la Fig.6 est un graphique expliquant le fonctionnement lors de la commande avec l'excitation à unephase; X - la Fig.7 est un organigramme représentant l'exécution de la commande d'entraînement du moteur pas-à-pas; - la Fig.8 est un tableau pour la mise en accord de la durée réglée avec -le comptage - de pas; - la Fig.9 est un organigramme représentant un sous-programme pour la commande suivant la Fig.7, pour modifier le comptage de pas; - la tig.10 est un graphique représentant le fonctionnement du moteur pas-à-pas; - la Fig.11 est un graphique représentant le fonctionnement du moteur pas-à-pas; - la Fig. 12 est un organigramme représentant n autre exemple de réalisation de la comande d'entranamnt du moteur pas-à-pas;

- la Fig.13 est un graphique représentant le foncticn-

nement de 1 'exemple de réalisation suivant la Fig.12.

- les Figs.14 et 15 sont des chrnogranes de 2 procé-

dés connus d'alimentation d'un moteur pas à pas.

Sur les dessins, les mnmes références numriques dési-

gnent les mêes éléments.

On va décrire dans la suite le dispositif de commande pour moteur pas-àpas suivant la présente

invention en se référant au premier exemple de réali-

sation représenté sur les dessins.

S La Fig.1 est un schéma par blocs d'un dis-

positif d'entrée et de sortie. En utilisant le disposi-

tif 1, par exemple une machine à écrire, pour l'entrée et la sortie, on introduit les données de programme ou toute autre information à effectuer, au moyen d'un

dispositif d'introduction 2, par exemple d'un clavier.

Ensuite, les sorties ont lieu sous forme de caractères

ou de graphiques pouvant être identifiés par des opé-

rateurs, au moyen de dispositifs de sortie 3 de types divers. Le présent exemple de réalisation utilise une imprimante en tant que dispositif de sortie 3 pour l'impression sur unsupport d'impression, c'est-à-dire une feuille d'impression. Le moteur pas-à-pas 4 sert d'organe d'entratnement pour différents éléments à caractères tels que marguerite, cylindre à caractères,

boule à caractères, tambour à caractères d'une impri-

mante à lignes du type à tambour, barre à caractères d'une imprimante à lignes du type à barre. Le moteur 4

sert également à l'entraînement du chariot et du méca-

nisme d'avance du support d'impression,c'est-à-dire du cylindre support de feuille déplacé sur un nombre de lignes prédéterminé. Le moteur pas-à- pas 4 est du type multistators à réluctance variable, comportant six dents disposées intérieurement sur la surface latérale, comme représenté sur la Fig.2, la Fig.3A et la Fig.3B. Le stator 41 comporte successivement quatre noyaux en fer

feuilletés 41a,41b,41c et 41d, munis de bobines magné-

tiques, chacun d'eux étant décalé d'1/24ème de tout en allant en direction axiale. Lerotor 42 est monté à rotation dans lestator 41 et comporte six dents sur sa surface latérale extérieure. En réalisant chacune des bobines du moteur pas-à-pas, c'est-à-dire les bobines 43a, 43b,

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43c, 43d pour l'excitation à une phase et à deux phases, on peut obtenir quarante-huit positions d'arrêt. Un

arbre d'entraînement 44 est monté dans l'alésage inté-

rieur du rotor 42 pour maintenir ce rotor 42 en permet-

tant sa rotation et pour transmettre à l'extérieur du moteur pas-à-pas 4 la puissance développée par ledit rotor 42. Une unité de commande électronique 5 (désignée

dans la suite par UCE) émet des impulsions pour la com-

mande du moteur pas à pas 4. Un circuit 6 de commande du

moteur pas-à-pas est prévu pour amplifier les impul-

sions de sortie provenant de l'UCE 5 pour exciter res-

pectivement les quatres bobines magnétiques 43a,43b,

43c et 43d du moteur pas à pas 4.

L'UCE 5 traite les données introduites au moyen

du clavier 2 et émet des sorties correspondant aux don-

nées introduites. L'UCE comporte un processeur central 51 (désigné dans la suite par PC), une mémoire morte 52 (désignée dans la suite par ROM) pour commander au moins le moteur pas-à-pas 4 et une mémoire vive 53

(désignée dans la suite par RAM) pour mémoriser le nom-

bre de pas du moteur pas-à-pas 4, qui correspond au

moins à la condition prédéterminée.

La commande d'entratnement du moteur pas à

pas 4 est décrite dans la suite en se référant à l'or-

ganigramme de la Fig.4.

Le programme démarre par l'étape S1 au cours de laquelle on détermine si le moteur pas-à-pas 4 est en fonctionnement. Si le moteur pas-à-pas 4 eÈt

arrêté, c'est-à-dire si le résultat de la détermina-

tion est NON, un nombre de pas de déplacement n est lu

dans l'étape S2 en réponse à la commande pour l'entral-

nement du moteur pas-à-pas 4. Le programme passe à l'étape S3 dans laquelleon détermine si le moteur pas-à-pas est arrêté avec une excitation à deux phases en cours. Si le résultat de la détermination est OUI le programme passe à l'étape S4 dans laquelle est

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fixée une phase qui doit être excitée. En d'autre ter-

mes, il y avait deux phases avant le démarrage avec les bobines 43a et 43b, 43b et 43c, 43c et 43d ou 43a et 43d,et l'on doit établir l'excitation à une phase pour la bobine 43b, la bobine 43c, la bobine 43d et la bobine 43a respectivement. Le programme passe à l'étape S5 dans laquelle on doit fixer une durée de réglage tl pour déterminer la largeur d'impulsion initiale pour l'excitation à une phase. La durée de réglage tl est établie plus courte que la durée de réglage t2 qui, elle,

détermine la largeur d'impulsion initiale pour l'ex-

citation à deux phases, comme cela sera décrit plus loin, parce qu'il faut, pour entraîner le rotor 42, un couple plus faible avec la durée de réglage tl qu'avec la durée

de réglage t2. Dans l'étape S6, une impulsion d'exci-

tation à une phase est envoyée à la phase qui est fixée

dans l'étape S4. Le programme continue à avancer et pas-

se à l'étape S7 dans laquelle on détermine si la durée

de réglage tl s'est écoulée. Si le résultat de la dé-

termination est NON, le programme revient à l'étape

S6. Si le résultat de la détermination estOUI, le nom-

bre de pas de déplacement n-1 est mis à jour à la

valeur n et le programme revient au départ.

Cependant, si le résultat de la détermination de l'étape S3 est NON c'està-dire si le moteur pas-à-pas

a été arrêté avec une excitation à une phase, le pro-

gramme saute à l'étape S9 dans laquelle on fixe une excitation à deux phases. Par exemple, au cas o il y avait une phase avant le départ avec les bobines 43a,43b,43c ou 43d, on fixe maintenant une excitation à deux phases avec les bobines 43a et 43b, 43b et 43c, 43c et 43d et 43a et 43d, respectivement. Le programme passe à l'étape S10 dans laquelle on fixe la durée de réglage t2 pour

déterminer la largeur d'impulsion initiale pour l'ex-

citation à deux phases. Ensuite, dans l'étape Sll, 1' impulsion d'excitation à deux phases est envoyée à la

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phase qui est fixée à l'étape S9. Le programme passe à l'étape S12 dans laquelle on détermine si la

durée t2 est écoulée. Si le résultat de la détermina-

tion est NON, le programme revient à l'étape Sll. Si le résultat de la détermination est OUI, le programme

passe à l'étape S8.

Au cas o le résultat de la détermination

à l'étape S1 est OUI, c'est-à-dire si le moteur pas-à-

pas est en fonctionnement, le programme passe à l'étape S13 dans laquelle on fixe la phase qui doit être excitée ensuite. Le programme passe à l'étape S14 dans laquelle

on fixe la durée de réglage t pour déterminer la lar-

geur d'impulsion de la phase qui est fixée dans l'étape

S13. Au cours de l'étape S15, la phase fixée dans l'é-

tape S13 reçoit une impulsion pour son excitation. Le programme passe à l'étape S16 dans laquelle;on détermine si la durée de réglage t s'est écoulée. Si le résultat de la détermination est NON, le programme revient à l'étape S15. Si le résultat de la détermination est OUI,

le programme passe à l'étape S8.

On va décrire ci-après le mode de fonctionne-

ment et de commande du moteur pas-à-pas 4 construit

comme indiqué précédemment.

A-1 - Moteur arrêté avec une excitation à deux

phases.

Dans le cas représenté sur la Fig.5, le ro-

tor 42 est arrêté avec une excitation à deux phases

des bobines 43a et 43b, la bobine 43a étant désexcitée.

La bobine 43b est destinée à être excitée avec une exci-

tation à une phase pendant la durée de réglage tl en réponse à l'ordre de démarrage qui est donné au moteur pas-à-pas 4 par cette durée, comme le montre la ligne en trait mixte A. En conséquence, le rotor 42 commence à tourner. Après quela durée de réglage tl s'est écoulée, la bobine 43c est excitée ainsi que la bobine 43b destinée à être excitée avec une excitation à deux phases pendant la période de réglage t2, ce qui double

le courant d'excitation et accroit la vitesse de démar-

rage du rotor 42 en raison du couple d'entraînement

élevé. Ensuite, l'excitation à une phase et l'exci-

tation à deux phases sont alternativement mises en oeu-

vre pour commander le moteur pas-à-pas 4.

B1 - Moteur arrêté avec une excitation à une phase. Comme représenté sur la Fig.6, au cas o le rotor 42 est arrêté avec une excitation à une phase de

la bobine 43a, la bobine 43b est également excitée simul-

tanément à la bobine 43a, en réponse à l'ordre de démarrage qui est donné pour la commande du moteur pas-à-pas 4 pour cette

durée, comme le montre la ligne en trait mixte B. En-

suite, une excitation à deux phases est effectuée pen-

dant la durée prédéterminée t2. Etant donné que l'ex-

citation à deux phases développe un couple élevé pour

l'entraînement du rotor 42, elle prend uf temps d'exé-

cution plus long que l'excitation à une phase, ce qui conduit à une augmentation de la vitesse de rotation

de démarrage du rotor 42. Ensuite, comme décrit précé-

demment, l'excitation à une phase et l'excitation à deux phases sont alternativement mises en oeuvre pour

commander le moteur.pas-à-pas 4.

L'exemple de réalisation décrit ci-dessus se rapporte à la mise en application de l'invention à un moteur pas-à-pas du type multistators à réluctance variable. Cependant, on peut avoir d'autres types de moteur tel qu'un moteur à inducteur dutype synchrone, un moteur du type à aimants permanents ou un moteur à magnétisme hybride. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais peut être mise en application avec des moteurs

pas-à-pas de types divers.

Etant donné que la présente invention permet une accélération uniforme de la vitesse de démarrage du rotor indépendamment de l'excitation à n phases ou a (n+1) phases, la caractéristique de réponse du rotor

lors de la commande du moteur pas-à-pas peut être amé-

liorée. On va décrire dans la suite le second exemple de réalisation de la présente invention. La construction de ce second exemple de réalisation est similaire à celle du premier exemple de réalisation. Les figures 1

à 3 sont donc les mêmes pour le second exemple de réa-

lisation. On va décrire le déroulement de la commande d'entratnement du moteur pas-à-pas 4 en se référant à

l'organigramme de la figure 7.

Dans l'étape S101, un nombre n de demi-pas de déplacement est lu en réponse à l'ordre de commande du moteur pas-à-pas 4, n étant le nombre de demi-pas

de déplacement du rotor 42 à partir de sa position ini-

tiale. Le rotor 42 est mis en rotation suivant le rap-

port n148 d'un tourpar le déplacement de n demi-pas.

Le programme passe à l'étape S102, dans laquelle la valeur (n+2)/4 est fixée en tant que valeur de commande

de décélération G pour déterminer si l'ordre de décélé-

fation est donné au moteur pas-à-pas.4. Le programme

passe à l'étape S103, dans laquelle un nombre de comp-

tage de pas x est fixé à 1 en tant que valeur initiale,

x désignant le nombre de pas de déplacement du rotor 42.

Deux demi-pas sont comptés en tant qu'un pas. Le pro-

gramme passe à l'étape S104, dans laquelle on détermine si le moteur pasà-pas fonctionne normalement avec une

excitation à deux phases. Si le résultat de la détermi-

nation est OUI, une phase qui doit être excitée ensuite est fixée dans l'étape S 105. Par exemple, dans le cas d'une excitation en cours à deux phases avec les bobines 43a et 43b, 43b et 43c, 43c.et 43d ou 43a et 43d, on doit ensuite exciter respectivement les bobines 43b,43c,43d et 43a. Le programme passe à l'étape S106, dans laquelle on fixe au préalable une durée de réglage tl en réponse au nombre de comptage de pas X pour déterminer la durée

de l'excitation à une phase. On fixe également conjoin-

tement avec la durée de réglage tl, la durée de réglage t2, comme cela sera expliqué plus loin et conformément à ce qui est représenté sur la Fig.8. La durée de réglage tl est déterminée plus courte que la durée de réglage

t2 car l'excitation à une phase nécessite, pour l'en-

trainement du rotor 42, un couple plus faible que

l'excitation à deux phases. Le programme passe à l'éta-

pe S 107, dans laquelle la phase qui est fixée dans l'étape S 105 doit être excitée, puis il passe à l'étape

S 108,dans laquelle on détermine si la période de régla-

ge t1 s'est écoulé. Si le résultat de la détermination est NON, le programme revient à l'étape S 107. Si le résultat de la détermination de l'étape S 108 est OUI, le nombre de comptage de pas x doit être modifié dans l'étape S109. Le programme passe à l'étape S 110, dans laquelle le nombre n-1 de demi-pas de déplacement est

mis à jour à la valeur n. Dans l'étape S111, on déter-

mine si le nombre n de demi-pas de déplacement est égal à 0. Si le résultat de la détermination est OUI, le programme passe à l'étape S 112. Au cas o est posé un

drapeau de décélération indiquant la commande de décé-

lération du moteur pas-à-pas 4, ce drapeau doit être

remis dans l'état initial pour passer à l'étape S113.

Dans l'étape S113, un drapeau de comptage pour comman-

der le comptage du nombre de pas de comptage, qui est normalement posé, est remis dans l'état initial chaque

fois que le moteur pas-à-pas 4 est avancé d'un demi-pas.

Cependant, si le résultat de la détermination de l'étape S104 ou de l'étape S111 est NON, le programme passe à l'étape S114, dans laquelle on initialise il

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une excitation à deux phases. Par exemple, si l'excitation précédente à une phase avait lieu avec la bobine 43a,43b,43c ou 43d, on doit fixer ensuite une excitation à deux phases respectivement avec les bobines 43a et 43b, 43b et 43c, 43c et 43, ou 43a et 43d. Dans l'étape S 115, on fixe une durée de réglage t2 pour déterminer la durée d'exécution de l'excitation à deux phases en réponse au nombre de comptage de pas x,

pour maintenir constant le rapport de la durée de ré-

glage tl à la durée de réglage t2. Le programme passe

à l'étape S116, dans laquelle les phases fixées à l'é-

tape S 114 sont excitées, puis il passe à l'étape S117, dans laquelleon détermine si la durée de réglage t2 s'est écoulée. Si le résultat de la détermination est OUI, le programme passe à l'étape S118, dans laquelle le nombre de comptage de pas x est changé de la même manière que dans l'étape S109 du programme. Dans l'étape S 119, le nombre n-1 de demi-pas de déplacement est mis à jour avec la valeur n. Le programme passe à l'étape

S120, dans laquelle on détermine si le nombre n de de-

mi-pas de déplacement est égal à O. Si le résultat de la détermination est NON, le programme passe à l'étape S105. Si le résultat de la détermination est OUI, le

programme passe à l'étape S112.

La Fig.9 représente un sous-programme pour leochangement du nombre X de comptage de pas effectué

dans l'étape S109 et dans l'étape S118.

Le programme démarre à l'étape S121 o l'on détermine si un drapeau de comptage est posé. Si le résultat de. la détermination est NON, le programme passe à l'étape S122, dans laquelle le drapeau de comptage est posé pour passer à l'étape S 123. Si le résultat de la détermination est OUI, le programme passe à l'étape S124, dans laquelle le drapeau de comptage est remis dans l'état initial pour passer à l'étape S125. Dans l'étape S125, le nombre de comptage de pas X+1 est mis à jour avec la valeur x. Puis le programme passe à l'étape S 123, dans laquelle on détermine si le drapeau de décélération est posé. Si

le résultat de la détermination est OUI, le program-

me revient au départ. Si le résultat de la détermina- tion est NON, le programme passe à l'étape S 126, dans laquelle on détermine si le nombre de comptage de pas

x est supérieur à la valeur C de commande de décéléra-

tion. Si le résultat de la détermination est NON, le

programme revient en arrière. Si le résultat de la dé-

termination est OUI, le programme passe à l'étape S127, dans laquelle le drapeau de décélération

est posé. Le programme passe à l'étape S 128, dans la-

quelle le nombre de comptage de pas x est mis à jour suivant l'équation mX + 2, dans laquelle m désigne un nombre de pas maximum et X désigne le nombre de pas

courant. Le programme revient ensuite au départ.

Le mode de fonctionnement du moteur pas-à-pas avec le dispositif de commande construit comme ci-dessus

est décrit ci-après.

A2. Moteur arrêté avec une excitation à deux phases

a) accélération.

Au cas o le rotor 42 est arrêté avec une ex-

citation à deux phases des bobines 43a et 43d, comme

représenté sur la fig.10, la bobine 43d est désexcitée.

En réponse à la commande d'entraînement du moteur pas-à-

pas, pendant la durée considérée, comme le montre la ligne en trait mixte A, la bobine 43a est excitée pendant la durée de réglage tl avec le nombre de comptage de pas 1, comme représenté sur la Fig.8, de manière à mettre le rotor 42 en rotation. Lorsque la durée de réglage tl s'est écoulée, la bobine 43b est excitée, conjointement avec la bobine 43a, pendant la durée de réglage t2 avec le nombre de comptage de pas 1. Il en résulte que le courant d' excitation est doublé et que l'excitation

à deux phases a lieu avec un couple d'entraînement éle-

vé. Après écoulement de la durée de réglage t2, seule la bobine 43b est excitée pendant la durée de réglage

tl avec le nombre de comptage de pas 2. Puis, les bo-

bines 43b et 43c sont excitées avec une excitation à

deux phases pendantla durée de réglage t2 avec le nom-

bre de comptage de pas 2. Plus le nombre de comptage de pas augmente par addition, plus les durées de réglage tl et t2 sont rendues courtes. Il en résulte que le

rotor 42 est accéléré et tourne à vitesse élevée.

A chaque nombre de comptage de pas, la durée de réglage tl est établie plus courte que la durée de

réglage t2 déterminée en accord avec la durée de ré-

glage tl pendant l'accélération. Etant donné qu'on ef-

fectue une excitation à deux phases, qui prend plus de temps qu'une excitation à une phase à magnétisme faible, le rotor 42 peut être mis en rotation à vitesse élevée

de façon sûre et rapide.

b) vitesse normale

, Le moteur pas-à-pas 4, accéléré comme indi-

qué ci-dessus, tourne à vitesse normale, avec répéti-

tion périodique de l'excitation à une phase et de l'ex-

citation à deux phases, comme indiqué par les lignes

en trait mixte comprises entre B et C sur la Fig.10.

En effet, comme représenté sur la Fig.8, dans l'étendue des nombres de comptage de pas allant de 5 à m-3, les durées de réglage tl et les durées de réglage t2 sont

respectivement constantes.

La durée de réglage tl est établie plus courte que la durée de réglage t2. Etant donné qu'on effectue une excitation à deux phases avec un flux

* magnétique élevé, qui prend plus de temps qu'une exci-

tation à une phase avec un flux magnétique faible, le rotor 42 peut tourner sans à coups avec un couple

élevé.

c) décélération

Quand le nombre X de comptage de pas est su-

périeur à la valeur C de commande de décélération, il est donné par l'équation suivante: x =(nombre de pas maximum m) - (nombre de

6 comptage de pas courant x) + 2.

Au cas o le nombre de comptage de pas x est supérieur à m - 2, on effectue une excitation à une phase pendant une durée de réglage tl quiest établie plus longue que la durée de réglage tl correspondant

à un nombre de comptage de pas allant de 5 à m - 3.

Ensuite, on effectue une excitation à deux phases pen-

dant la durée de réglage t2 avec le nombre de comptage de pas m-2. Puis, on effectue une excitation à une phase et une excitation à deux phases pendant des durées de réglage respectivement égales à tl et

t2 avec un nombre de comptage de pas égal à m - 1.

Ensuite, on effectue une excitation à une phase et une excitation à deux phases pendant des durées de

réglage respectivement égales à tl et t2 avec un nom-

bre de comptage de pas égal à m. Quand le nombre de comptage de pas est supérieur à m-2, les durées de réglage tl et t2 sont allongées en fonction du nombre n de comptage de pas accru pour diminuer la vitesse de rotation du rotor 42. Le rotor 42 est arrêté en conservant l'excitation en cours à un instant o le nombre de demi-pas de déplacement doit être égal à zéro. On effectue une excitation à deux phases avec un flux magnétique élevé, prenant plus de temps que l'excitation à une phase, la vitesse de rotation élevée du rotor 42 pouvant ainsi diminuée de façon

rapide et sûre.

B2. Moteur arrêté avec une excitation à une phase d) accélération Au cas o le rotor 42 est arrêté avec une excitation à une phase de la bobine 43a, la bobine 43b

est ensuite également excitée pour effectuer une exci-

tation à deux phases pendant la durée de réglage t2 avec un nombre de comptage de pas égal à 1 en accord avec l'ordre de commande du moteur pasà-pas 4 pendant cette durée, comme indiqué par la ligne en trait mixte D. Après l'écoulement de la durée t2, une seule phase 43b est excitée pendant la durée de réglage tl avec un nombre de comptage de pas égal à 1. Ensuite, on excite deux phases, les bobines 43b et 43c, pendant la durée de réglage t2 avec un nombre de comptage de pas égal à 2; puis une seule phase, la bobine 43c, est excitée pendant la période de réglage tl avec un nombre de comptage de pas égal à 2. De cette façon, plus le nombre de comptage de pas est augmenté par addition, plus les durées de réglage tl et t2 sont rendues courtes, ce qui correspond à l'accélération de la rotation du

rotor 42.

e) vitesse normale Le moteur pas-à-pas 4, accéléré comme indiqué cidessus, tourne à vitesse normale, avec répétition périodique de l'excitation à une phase et de l'excitation à deux phases pendant la durée comprise entre les lignes en-trait mixte E à F sur la Fig.11. Comme dans le cas b) ci-dessus, les durées de réglage tl et les durées

de réglage t2 sont des durées d'excitation respective-

ment constantes dans l'étendue des nombres de comptage

de pas allant de 5 à m-3.

f) décélération Au cas o le nombre x de comptage de pas est

supérieur à m-2, comme représenté sur la Fig.11, la -

vitesse du rotor 42 va en diminuant par la répétition de l'excitation à une phase et de l'excitation à deux phases, les durées de réglage t2 et tl étant rendues progressivement plus longues. Le rotor 42 s'arrête en conservant l'excitation en cours à un instant o le nombre de demi-pas de déplacement doit être égal à zéro. La Fig.12 est un organigramme correspondant à un autre exemple de réalisation de la présente invention. Tout d'abord,le programme démarre à l'étape

, dans laquelle le nombre n de demi-pas de déplace-

ment est lu conformément à l'ordre de commande du moteur pas-à-pas 4. Le programme avance à l'étape 131 pour déterminer si le moteur pas-à-pas 4 est en cours d'excitation à deux phases. Au cas o le résultat de cette détermination est NON, le programme passe à

l'étape S132 dans laquelleles deux phases à exciter en-

suite sont fixées. Puis il passe à l'étape S133, dans laquelle on fixe la durée de réglage t2 pour l'excitation à deux phases. Les phases fixées dans l'étape S 132 sont excitées dans l'étape S134. Le programme passe à l'étape S135, dans laquelle on détermine si la durée de réglage t2 s'est écoulée. Au cas o le résultat de cette détermination est NON, le programme revient à

l'étape S134. Au cas o le résultat est OUI, le program-

me passe à l'étape S 136, dans laquelle le nombre n-1 de demi-pas de déplacement est mis à jour à la valeur

n. Le programme passe ensuite à l'étape S137, dans la-

quelle on détermine si le nombre n de demi-pas de dépla-

cement est égal à zéro. Au cas o le résultat de cette

détermination est OUI, le programme revient en arrière.

Cependant, au cas o le résultat de la détermination

de l'étape S 131 est OUI, ou si le résultat de la dé-

termination de l'étape S137 est NON, le program-

me passe à l'étape S138, dans laquelle on fixe la phase unique qui doit ensuite être excitée. Le programme passe à l'étape S139, dans laquelle on détermine la

durée de réglage tl pour l'excitation à une phase.

Dans l'étape S140, la phase fixée dans l'étape S138 est

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excitée et dans l'étape S 141, on détermine si la durée de réglage tl s'est écoulée. Au cas o le résultat de cette détermination est NON, le programme re9ient à l'étape S140. Si le résultat est OUI, le programme passe à l'étape S 142, dans laquelle le nombre n-1 des demi-pas de déplacement est mis à jour avec la valeur

n. Le programme passe ensuite à l'étape S143, dans la-

quelle on détermine si le nombre n des demi-pas de déplacement est égal à zéro. Si le résultat de cette détermination est NON, le programme passe à l'étape S132. Si le résultat est OUI, le programme revient au départ. On va décrire ci-après le fonctionnement du moteur pas-à-pas 4 commandé par le dispositif de

commande constitué comme décrit ci-dessus.

Quand le rotor 42 est arrêté avec une exci-

tation à deux phases des bobines 43a et 43d, comme re-

présenté sur la Fig.13, seule la bobine 43 est ensuite excitée avec une excitation à une phase pendant la durée de réglage tl en réponse àl'ordre de démarrage pour la commande du moteur pas-à-pas 4 pendant cette durée,

comme le montre la ligne en trait mixte G. Après l'écou-

lement de la durée de réglage tl, la bobine 43b est

excitée ainsi que la bobine 43a pour effectuer une exci-

tation à deux phases pendant la durée de réglage t2.

Quand le rotor 42 est arrêté avec une excitation à une phase de la bobine 43a, les bobines 43a et 43b sont

ensuite excitées avec une excitation à deux phases pen-

dant la durée de réglage t2 en réponse à l'ordre de

commande du moteur pas-à-pas 4 pendant cette durée, com-

me le montre la ligne en trait mixte H. Après écoulement

de la durée de réglage t2, seule la bobine 43b est ex-

citée avec une excitation à une phase pendant la durée

de réglage t2. Par conséquent, on effectue alternati-

vement une excitation à deux phases et une excitation à une phase. Etant donné qu'on ne modifie ni la durée de réglage tl, ni la durée de réglage t2, le rotor 42 est entrainé à une vitesse de rotation constante et est arrêté avec l'excitation en cours en un instant o

le nombre de demi-pas de déplacement est fixé à zéro.

L'exemple de réalisation ci-dessus utilise un moteur pas-à-pas du type multistators à réluctance variable. On peut cependant utiliser aussi tout autre type de moteur pas-à-pas tel qu'un moteur synchrone à inducteur, un moteur à aimants permanents ou un moteur

à aimants permanents de type hybride.

L'exemple de réalisation considéré concerne un dispositif de commande pour commander un moteur

pas-à-pas tournant dans un seul sens. On pourrait cepen-

dant mettre l'invention en application pour commander un

moteur pas-à-pas tournant dans un sens et dans l'autre.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple

de réalisation ci-dessus, mais peut être mise en appli-

cation pour commander presque tous les types de moteurs pas-à-pas. La présente invention permet d'améliorer la caractéristique de réponse d'un moteur pas-à-pas pour faire tourner le rotor de façon uniforme en rendant la durée de l'excitation à une phase à flux magnétique faible plus courte que la durée de l'excitation à deux

phases et en maintenant en même temps constant le rap-

port de la durée de l'excitation à une phase à la durée

de l'excitation à deux phases.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1 . Procédé de commande de l'excitation d'un

moteur pas-à-pas, du type consistant à exciter alterna-

tivement, selon une séquence adaptée, n phases et (n+l) phases dudit moteur, n étant un nombre entier supé- rieur ou égal à 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser chaque excitation de(n+1) phases pendant une durée tn+1 supérieure à la durée tn d'au moins l'une des excitations

de n phases immédiatement adjacentes.

2 . Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'on effectue lesdites excitation de n phases et n+1 phases par couple, le rapport entre la

durée tn+1 et tn étant constant pour chaque couple.

3 . Procédé selon la revendication 2, ca-

ractérisé en ce qu'on fixe la durée cumulée t + tn+1 n n+1 de chaque couple d'excitation du moteur pas-à-pas en fonction de ce que ledit moteur se trouve en phase de

démarrage, d'accélération, de rotation à vitesse cons-

tante, ou de décélération.

4 . Procédé selon la revendication 3, carac-

térisé en ce qu'on détermine la durée des états de dé-

marrage, d'accélération, de rotation à vitesse constante, et de décélération du moteur pas-à-pas, en fonction du

nombre de pas de déplacement total du rotor dudit moteur.

. Procédé selon l'une quelconque des reven-

diceations 3 et 4, caractérisé en ce qu'en étape d'ac-

célération, on diminue ladite durée tn + tn+1 de chaque

couple d'excitation par rapport au couple précédent.

6 . Procédé selon l'une quelconque des re-

vendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'en période de décélération on augmente ladite durée t + tn de n n+1

chaque couple d'excitation par rapport au couple précé-

dent.

7 . Procédé selon l'une quelconque des reven-

dications 4 ou 6, caractérisé en ce que ladite décélé-

ration du moteur est commandée au moyen d'un drapeau de décélération C placé au pas (N+2)/4, N étant le

nombre de demi-pas du déplacement total du rotor.

8 . Procédé selon l'une quelconque des revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'en période

de rotation à vitesse constante, on maintient cons-

tante la durée tn + tn+1 de chaque couple d'excitation

par rapport au couple précédent.

9 . Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on excite

alternativement une phase et deux phases desdits moteurs pas-à-pas. . Dispositif de commande de l'excitation

d'un moteur pas-à-pas selon le procédé de l'une quel-

conque des revendication 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend: - un organe de détermination de la phase d'arrêt du moteur pas-à-pas, à chaque pause; - des moyens d'entrée fournissant le nombre de pas total de rotation du moteur jusqu'à la prochaine pause; - des moyens de commande de la rotation dudit moteur pas-à-pas par excitation alternativement de n phases et de n+1 phase dudit moteur en fonction des informations fournies par ledit organes de sortie

et lesdits moyens d'entrée.

11 . Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que lesdits moyens de commande

coopèrent également avec une mémoire RAM de décrémenta-

tion du nombre de pas total de rotation dudit moteur

pas-à-pas, fournis par lesdits moyens d'entrée.

12 . Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de calcul de la valeur C =(N+2)J4 de pose du drapeau

de décélération.