FR2671652A1 - Dispositif de recopie a distance d'un mouvement de rotation avec detection de defaillance. - Google Patents

Abstract

Le mouvement est recopié par un moteur (1) commandé par la sortie d'un convertisseur numérique-analogique (3) dont l'entrée est reliée à la sortie d'un compteur-décompteur (2) pourvu d'une entrée de comptage recevant un premier signal périodique (VC) représentatif du mouvement à recopier, et d'une entrée de décomptage recevant un deuxième signal périodique (VM) représentatif de la rotation du moteur (1). Il est prévu au moins un étage supplémentaire au compteur-décompteur (2) et des circuits (4 - 10, 15) pour, en réponse aux premier et deuxième signaux périodiques (VC, VM) et au signal numérique en sortie du compteur-décompteur ainsi complété, détecter les défaillances du moteur (1) et y remédier.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de recopie à distance d'un mouvement de rotation.

Un tel dispositif est utilisé notamment à bord des véhicules automobiles, pour transmettre, sans liaison mécanique, et à l'aide uniquement d'une liaison électrique, le mouvement de rotation d'une des roues à un indicateur de vitesse et à un totalisateur kilométrique disposés sur le tableau de bord du véhicule.

On connaît déjà, notamment par le brevet français n. 2 169 971 et par la demande française n. 89 07 948, des dispositifs de recopie à distance d'un mouvement de rotation en réponse à un premier signal périodique de fréquence proportionnelle à la vitesse du mouvement à recopier, dispositifs comprenant chacun - un moteur électrique, - des moyens de mesure de la vitesse de rotation de
l'arbre de sortie dudit moteur, délivrant un deuxième
signal périodique de fréquence proportionnelle à la
vitesse mesurée, - un compteur-décompteur à au moins n étages pourvu
d'une entrée de comptage recevant l'un desdits premier
et deuxième signaux périodiques, d'une entrée de
décomptage recevant l'autre desdits premier et
deuxième signaux périodiques, et d'une première sortie
numérique, et, - un convertisseur numérique-analogique pourvu d'une
entrée numérique reliée à ladite première sortie
numérique dudit compteur-décompteur et d'une sortie
analogique reliée audit moteur.

Ces deux dispositifs ont pour inconvénients communs le fait qu'ils ne sont pas prévus pour prendre en compte les deux défaillances principales du moteur de recopie, ces défaillances étant d'une part le blocage du moteur et d'autre part son freinage.

Dans le cas où le moteur se bloque, pour des raisons mécaniques, par exemple, il est susceptible d'être détruit du fait du fort courant par lequel il se trouve parcouru, si on continue à le commander normalement, à cause de l'absence, occasionnée par le blocage, de force contre-électromotique dans l'enroulement du moteur.

Dans le cas où le moteur est seulement freiné, sa vitesse de rotation est inférieure à la vitesse de consigne, et la recopie prend du retard par rapport au mouvement à recopier. Dans de nombreuses applications, et notamment dans l'application principale envisagée pour les indicateurs de vitesse à bords des automobiles, ceci est intolérable.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients.

A cet effet, elle a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que ledit compteur-décompteur comporte au moins un étage supplémentaire en plus desdits n étages, et une deuxième sortie numérique correspondant à la totalité desdits étages, et il est prévu des moyens pour, en réponse au signal sur ladite deuxième sortie numérique et auxdits premier et deuxième signaux périodiques, détecter les défaillances du moteur et y remédier.

Dans le dispositif de l'invention, les défaillances du moteur sont détectées sans nécessiter de rajouter un capteur particulier pour détecter le blocage ou le freinage du moteur. Cette fonction est dévolue à l'étage supplémentaire du compteur-décompteur et aux moyens de détection des défaillances qui, traitant des signaux périodiques et numériques, sont très simples. Le dispositif de l'invention est donc d'un prix de revient particulièrement modeste.

Dans une forme de réalisation, lesdits moyens pour détecter les défaillances du moteur comprennent des moyens pour détecter le franchissement d'un premier seuil par le signal délivré par la deuxième sortie numérique, des moyens pour détecter des impulsions dudit deuxième signal périodique après franchissement dudit premier seuil, des moyens pour détecter le franchissement d'un deuxième seuil de valeur supérieure à celle dudit premier seuil par le signal sur la deuxième sortie numérique, et des moyens d'application d'un signal de déblocage au moteur, commandés par les moyens de détection du franchissement dudit deuxième seuil lorsque ce franchissement se produit sans détection d'impulsion sur ledit deuxième signal périodique depuis le franchissement dudit premier seuil.

Dans ce cas, la défaillance détectée est le blocage du moteur.

Avantageusement, lesdits moyens pour détecter les impulsions dudit deuxième signal périodique comprennent un compteur dont l'entrée de comptage reçoit ledit premier signal périodique à travers une porte commandée par la sortie desdits moyens de détection du franchissement dudit premier seuil, ledit deuxième signal périodique étant appliqué à l'entrée de remise à zéro dudit compteur, et lesdits moyens d'application d'un signal de déblocage comprennent un commutateur pourvu d'une sortie reliée audit moteur et de deux entrées dont l'une est reliée à la sortie dudit convertisseur numérique-analogique et l'autre à un générateur du signal de déblocage.

Les circuits employés dans ce cas sont particulièrement simples et confèrent un faible coût au dispositif de l'invention.

Avantageusement encore, ledit signal de déblocage comprend une suite d'impulsions d'amplitude égale à la valeur maximale de l'amplitude de la tension de commande dudit moteur.

La tension maximale susceptible de le débloquer n'étant appliquée que pendant la durée des impulsions du signal de déblocage, généralement brève, le moteur ne risque pas d'être détruit.

Dans une autre forme de réalisation, qui peut d'ailleurs être combinée avec la précédente, lesdits moyens pour détecter les défaillances du moteur comprennent des moyens pour détecter le franchissement d'un troisième seuil par le signal sur la deuxième sortie numérique et des moyens indicateurs pour indiquer ce franchissement.

Dans ce cas, c'est le freinage du moteur qui est détecté.

Avantageusement, lesdits moyens indicateurs comprennent des moyens pour couper l'alimentation du moteur.

Comme cela sera mieux compris dans la suite, un tel agencement a pour conséquence une variation périodique lente de la vitesse de rotation du moteur de recopie, qui s'arrête, repart, s'arrête, repart et ainsi de suite. Un tel comportement se traduit, lorsque le moteur de recopie entraîne un indicateur de vitesse, par une oscillation de l'aiguille de l'indicateur, oscillation de grande amplitude et de période assez basse pour alarmer le conducteur du véhicule qui sait alors que l'indication de la vitesse est fausse.

La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, faite en se référant à la figure unique qui représente un schéma par blocs du dispositif de recopie de l'invention.

Le dispositif de recopie qui va être décrit est destiné à recopier le mouvement de rotation des roues d'une automobile en vue de l'affichage, sur le tableau de bord du véhicule, de la vitesse du véhicule et, le cas échéant, de la distance parcourue par ce véhicule.

Le dispositif de recopie reçoit à cet effet un premier signal périodique VC qui provient d'un capteur de vitesse non représenté, monté sur l'arbre, également non représenté, d'une des roues de l'automobile. De façon connue ce capteur de vitesse délivre le signal VC dont la fréquence est proportionnelle - la vitesse du mouvement de rotation de la roue, mouvement qui doit être recopié. Dans un souci de simplification, le signal
VC est ici supposé mis en forme dans le capteur luimême, ctest-à-dire qu'il se présente sous la forme d'un train d'impulsions dont la fréquence représente la vitesse à recopier, et dont les transitions et le niveau les rendent aptes à un traitement par des circuits logiques conventionnels. Si tel n'est pas le cas, un circuit de mise en forme, non représenté dans un souci de simplicité, est prévu à l'entrée du dispositif de recopie pour mettre en forme le signal VC.

En réponse au signal VC, le dispositif de recopie commande un moteur électrique 1, ici un moteur à courant continu, pour que celui-ci tourne à une vitesse ici proportionnelle à la vitesse de la roue de l'automobile.

L'arbre de sortie du moteur 1 attaque un ensemble, non représenté car connu, indicateur de vitesse et totalisateur kilométrique, disposé sur le tableau de bord du véhicule.

Un compteur-décompteur 2 est pourvu d'une entrée binaire de comptage, qui reçoit le signal VC et d'une entrée binaire de décomptage, qui reçoit un signal VM.

Le signal VM est un deuxième signal périodique de même nature que le premier signal périodique VC, mais dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur 1. A cet effet, un capteur de vitesse 11, comprenant par exemple une sonde de Hall au voisinage d'un aimant permanent solidaire de l'arbre de sortie du moteur 1, mesure cette vitesse de rotation, et met en forme le signal mesuré pour délivrer le signal VM.

Le compteur-décompteur 2 est ici pourvu de n+l étages de comptage, et il est pourvu de deux sorties numériques.

La première sortie numérique, notée 21, est reliée aux sorties des n premiers étages, regroupés sur la figure dans un bloc noté 22, et elle est donc susceptible de délivrer un signal numérique dont la valeur maximale est 2n-1. La deuxième sortie numérique, notée 24, est reliée aux sorties de la totalité des étages, c'est-à-dire des n+l étages. Le (n+l)ème étage est noté 23 sur la figure.

La deuxième sortie numérique 24 est donc susceptible de délivrer un signal numérique dont la valeur maximale est 2n+l -
Un convertisseur numérique-analogique 3 est pourvu d'une entrée numérique reliée à la sortie 2i, et d'une sortie analogique reliée au moteur 1 par l'intermédiaire, ici, d'un commutateur commandable 8 et d'un amplificateur à courant continu 10.

Le commutateur 8 est un commutateur pourvu de deux entrées et d'une sortie de signal et d'une entrée de commande pour raccorder l'une ou l'autre des entrées à la sortie commune. Cette sortie est reliée à l'entrée de l'amplificateur 10.

Une entrée de signal du commutateur 8 est reliée à la sortie du convertisseur numérique-analogique 3, tandis que son autre entrée de signal est reliée à un générateur 9 d'un signal de déblocage.

Le générateur 9 de signal de déblocage engendre ici un signal qui comprend une suite d'impulsions de largeur 1 ms, de période de recurrence 10 ms, et d'amplitude 12
V, cette amplitude de 12 V étant égale à la valeur maximale de l'amplitude de la tension de commande du moteur 1. La conception du générateur 9 est à la portée de l'homme du métier et ne sera pas davantage décrite.

L'amplificateur 10 est pourvu ici d'une entrée de commande pour mettre sa sortie en haute impédance.

Lorsque cette entrée reçoit un signal au niveau haut, l'amplificateur 10 ne délivre aucun signal de sortie et son impédance de sortie prend une valeur élevée. Tout se passe donc comme si l'alimentation du moteur 1 était coupée.

Un circuit 4 de détection du franchissement d'un premier seuil numérique de valeur M1 par le signal sur la sortie 24 est pourvu d'une entrée numérique reliée à cette sortie 24 et d'une sortie binaire reliée à une première entrée d'une porte ET 5 dont la deuxième entrée reçoit le signal VC.

Le circuit 4 comprend par exemple un comparateur numérique et une mémoire mémorisant la valeur du premier seuil M1, et le signal sur la sortie 24 est comparé au contenu de cette mémoire.

La sortie de la porte ET 5 est reliée à l'entrée de comptage d'un compteur 6 dont l'entrée RAZ de remise à zéro reçoit le signal VM.

La sortie numérique du compteur 6 est reliée à un circuit 7 de détection du franchissement d'un deuxième seuil numérique de valeur M2 supérieure à M1.

Le circuit 7 est ici identique au circuit 4, à la valeur du seuil près, qui est M2 au lieu de M1.

La sortie binaire du circuit 7 est reliée à l'entrée de commande du commutateur 8.

Un circuit 15, identique au circuit 4, mais pour détecter le franchissement d'un troisième seuil numérique M3 par le signal sur la sortie 24 est pourvu d'une entrée numérique reliée à cette sortie 24, et d'une sortie binaire reliée à l'entrée de commande "haute impédance" de l'amplificateur 10.

La valeur du troisième seuil M3 est ici supérieure à la valeur du premier seuil M1.

Ici, si l'on range par ordre croissant les trois seuils
M1, M2 et M3 ainsi que les capacités de comptage du compteur-décompteur 2, on peut écrire
2n-1 < M1 < M2 < M3 < 2n+1 - 1
Naturellement, il est prévu un circuit, non représenté dans un souci de simplicité, pour alimenter en énergie électrique les circuits dont il vient d'être question.

Le circuit qui vient d'être décrit fonctionne comme suit.

Lorsque le moteur 1 fonctionne correctement et sans défaillance, le fonctionnement, de type connu, ne met en oeuvre que le compteur-décompteur 2, le convertisseur numérique-analogique 3, le commutateur 8 qui relie la sortie du convertisseur numérique-analogique 3 à l'entrée de l'ampli 10, donc du moteur 1. L'ensemble fonctionne alors à la manière d'une boucle d'asservissement. Si la vitesse de rotation du moteur 1 est trop élevée, la fréquence de recurrence des impulsions du signal VM est plus élevée que celle des impulsions du signal VC, et le résultat du comptagedécomptage en sortie du compteur-décompteur 2 diminue.

La sortie analogique du convertisseur numériqueanalogique 3 diminue également, ce qui a pour effet de ralentir le moteur 1.

De manière symétrique, lorsque la vitesse de rotation du moteur 1 est trop faible, la sortie numérique du compteur-décompteur 2 augmente, ainsi que la sortie analogique du convertisseur numérique-analogique 3, ce qui a pour effet d'augmenter la vitesse du moteur 1.

Ainsi la vitesse du moteur 1 est commandée en permanence pour rester égale, ou le cas échéant proportionnelle à celle du mouvement à recopier, représentée par le signal VC.

On étudie maintenant le cas où le moteur 1 est victime d'une défaillance, par exemple parce que son arbre de sortie est bloqué. Ceci peut se produire par exemple lorsque le moteur 1 entraîne non seulement un indicateur de vitesse, mais également un totalisateur kilométrique à tambours, et que celui-ci est dans une position où plusieurs tambours doivent être entraînés simultanément, ce qui augmente sensiblement la valeur du couple nécessaire à son entraînement. Dans ce cas, comme le moteur 1 est bloqué, aucune impulsion n'apparaît sur le signal VM et le compteur-décompteur 2 compte les impulsions du signal VC uniquement. Ceci a pour effet d'augmenter progressivement la tension en sortie du convertisseur numérique-analogique 3, mais on suppose évidemment que celle-ci reste insuffisante pour débloquer le moteur.

Lorsque les n étages du bloc 22 du compteur-décompteur 2 ont compté 2n- 1 impulsions du signal VC, l'étage supplémentaire 23 entre en service et le signal numérique sur la sortie 24 augmente à partir de la valeur 2n. Lorsque le circuit 4 détecte le franchissement du premier seuil M1 par le signal sur la sortie 24, la sortie binaire du circuit 4 passe au niveau haut, ce qui a pour effet de commander, ou d'autoriser, le passage des impulsions du signal VC vers le compteur 6 par l'intermédiaire de la porte 5. Le compteur 6, compte donc les impulsions du signal VC, à condition qu'aucune impulsion du signal VM ne vienne le remettre à zéro, ce qui est le cas si le moteur 1 est bloqué. Lorsqu'un nombre suffisant d'impulsions a été compté dans le compteur 6, qui correspondent au franchissement du deuxième seuil M2 par le signal sur la sortie 24, sans qu'aucune impulsion n'ait été détectée par l'entrée de remise à zéro du compteur 6 depuis le franchissement du premier seuil M1, on considère que le moteur 1 est effectivement bloqué, et le circuit de détection 7 commande le commutateur 8 pour que le signal de déblocage soit appliqué au moteur 1. Comme cela a été indiqué, ce signal comprend une suite d'impulsions d'amplitude élevée, mais brèves par rapport à leur période de récurrence, de façon à ne pas provoquer la destruction du moteur 1 dans le cas où celui-ci reste bloqué malgré l'application du signal de déblocage, ce qui peut évidemment toujours se produire.

Dans le cas où le moteur est simplement freiné sans être bloqué, la recopie est fausse, ce qui ne peut être toléré. Dans un tel cas, et malgré l'apparition d'impulsions sur le signal VM, puisque le moteur 1 n'est pas bloqué, les impulsions sur le signal VC sont plus nombreuses et la sortie 21 du bloc 22 du compteurdécompteur atteint la valeur 2n- 1 et, comme précédemment, l'étage supplémentaire 23 rentre en service. Lorsque le franchissement du troisième seuil M3 est détecté par le circuit 15, la sortie binaire de ce circuit commande la mise en haute impédance de la sortie de l'amplificateur 10. Comme on l'a vu, ceci revient à couper l'alimentation du moteur 1.Dans le cas décrit d'un indicateur de vitesse, il en résulte que l'aiguille d'indication de vitesse passe à la valeur 0, ce qui peut en soi suffire à indiquer au conducteur du véhicule que l'indication est fausse. Mais il est également possible de prévoir une oscillation de période relativement longue de l'aiguille indicatrice, en remettant à zéro, de façon non représentée dans un souci de simplicité, le compteur-décompteur 2 après le franchissement de M3.

Auquel cas l'aiguille va recommencer à fournir une indication fausse jusqu'à ce que le seuil M3 soit franchi, ce qui la ramène à zéro et ainsi de suite.

Naturellement, il serait possible que le circuit 15 commande d'autres moyens indicateurs comme par exemple une alarme pour avertir l'utilisateur du dispositif.

Le dispositif qui vient d'être décrit est susceptible de détecter et de remédier aux deux principales défaillances du moteur 1, en l'occurrence son blocage et son freinage.

Toutefois, il y a été indiqué que, en plus de l'étage 23, la détection du blocage du moteur met principalement en oeuvre les éléments 4 à 9 qui viennent d'être décrits, tandis que la détection du freinage met principalement en oeuvre les éléments 15 et 10. I1 en résulte qu'il est à la portée de l'homme du métier de prévoir un dispositif relatif uniquement à la détection du blocage, et un dispositif relatif uniquement à la détection du freinage.

Dans le cas décrit où le dispositif est susceptible de détecter à la fois blocage et freinage, il est évidemment impératif que la valeur du troisième seuil M3 soit supérieure à la valeur du deuxième seuil Ml.

I1 est à la portée de l'homme du métier de prévoir un dispositif dans lequel le signal représentatif du mouvement à recopier est appliqué à l'entrée de décomptage du compteur-décompteur, tandis que le signal représentatif du mouvement recopié est appliqué à son entrée de comptage.

De même, il est possible de prévoir, au lieu d'un unique étage supplémentaire au compteur-décompteur , p étages supplémentaires dans le bloc 23, ce qui porte la capacité du compteur 2 à 2 n+p - 1 et donne une plus grande souplesse pour le choix des valeurs M1, M2 et M3.

Claims (8)

Revendications

1. Dispositif de recopie à distance d'un mouvement de rotation en réponse à un premier signal périodique (VC) de fréquence proportionnelle à la vitesse du mouvement à recopier, dispositif comprenant - un moteur électrique (1), - des moyens de mesure (11) de la vitesse de rotation de

l'arbre de sortie dudit moteur (1), délivrant un

deuxième signal périodique (VM) de fréquence

proportionnelle à la vitesse mesurée, - un compteur-décompteur (2) à au moins n étages (22)

pourvu d'une entrée de comptage recevant l'un (VC)

desdits premier et deuxième signaux périodiques, d'une

entrée de décomptage recevant l'autre (VM) desdits

premier et deuxième signaux périodiques, et d'une

première sortie numérique (21), et, - un convertisseur numérique-analogique (3) pourvu d'une

entrée numérique reliée à ladite première sortie

numérique (21) et d'une sortie analogique reliée audit

moteur (1), dispositif caractérise par le fait que ledit compteurdécompteur (2) comporte au moins un étage supplémentaire (23) en plus desdits n étages (22), et une deuxième sortie numérique (24) correspondant à la totalité desdits étages (22 + 23), et il est prévu des moyens (4 - 10, 15) pour, en réponse au signal sur ladite deuxième sortie numérique (24) et auxdits premier et deuxième signaux périodiques (VC, VM), détecter les défaillances du moteur (1) et y remédier.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens pour détecter les défaillances du moteur (1) comprennent des moyens (4) pour détecter le franchissement d'un premier seuil (M1) par le signal délivré par la deuxième sortie numérique (24), des moyens (5, 6) pour détecter les impulsions dudit deuxième signal périodique (VM) après franchissement dudit premier seuil (M1), des moyens l(7) pour détecter le franchissement d'un deuxième seuil' (M2) de valeur supérieure à celle dudit premier seuil (M1) par le signal délivré par la deuxième sortie numérique (24), et des moyens (8, 9) d'application d'un signal de déblocage au moteur (1), commandés par les moyens de détection (7) du franchissement dudit deuxième seuil (M2) lorsque ce franchissement se produit sans détection d'impulsion sur ledit deuxième signal périodique (VM) depuis le franchissement dudit premier seuil (M1).

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens pour détecter les impulsions dudit deuxième signal périodique (VM) comprennent un compteur (6) dont l'entrée de comptage reçoit ledit premier signal périodique (VC) à travers une porte (5) commandée par la sortie desdits moyens (4) de détection du franchissement dudit premier seuil (M1), ledit deuxième signal périodique (VM) étant appliqué à l'entrée de remise à zéro dudit compteur (7).

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel lesdits moyens d'application d'un signal de déblocage comprennent un commutateur (8) pourvu d'une sortie reliée audit moteur (1) et de deux entrées dont l'une est reliée à la sortie dudit convertisseur numérique-analogique (3) et l'autre à un générateur (9) du signal de déblocage.

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit signal de déblocage comprend une suite d'impulsions d'amplitude égale à la valeur maximale de l'amplitude de la tension de commande dudit moteur (1).

6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens pour détecter les défaillances du moteur (1) comprennent des moyens (15) pour détecter le franchissement d'un troisième seuil (M3) par le signal délivré par la deuxième sortie numérique (24) et des moyens indicateurs (10) pour indiquer ce franchissement.

7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel lesdits moyens pour détecter les défaillances du moteur (1) comprennent des moyens (15) pour détecter le franchissement d'un troisième seuil (M3) de valeur supérieure à celle dudit premier seuil (M1) et des moyens indicateurs (10) pour indiquer ce franchissement.

8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel lesdits moyens indicateurs comprennent des moyens (10) pour couper l'alimentation du moteur (1).