FR2686168A1 - Circuit de commande de la vitesse d'un moteur. - Google Patents
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Abstract
Un circuit destiné à être utilisé dans une boucle de régulation de vitesse de moteur, notamment pour machine à laver produit en sortie un signal de commande (Vrampe) devant être appliqué au moteur et représentatif de sa vitesse et de son accélération. Il comporte: un compteur cadencé (22), un convertisseur numérique-analogique (24) connecté au compteur et servant à fournir en sortie un signal ajusté par échelons en fonction de la valeur de ce compteur; un moyen de commande d'échelons (28) connecté au convertisseur et servant à commander la taille des échelons (l'accélération du moteur) en fonction d'un signal de commande d'échelons appliqué sur son entrée; et un moyen de commande de vitesse (26)? connecté au compteur, recevant un signal de commande de vitesse (Vdistri-début, Vdistri-fin) correspondant à une vitesse prédéterminée, et produisant en sortie un signal représentatif de cette vitesse prédéterminée, lequel signal se combine avec le signal venant du convertisseur.
Description
La présente invention concerne un circuit de commande de la vitesse d'un
moteur L'invention concerne plus particulièrement un circuit de commande de vitesse de moteur destiné à être utilisé dans une boucle de régulation de vitesse de moteur pour machine à
laver, séchoir, ou dispositif analogue.
Les boucles de régulation de vitesse pour moteurs uni-
verse Ls sont bien connues, comme par exemple décrit dans la demande de brevet français n 91 08 761 La boucle comprend un générateur de signal en forme de rampe servant à fournir un signal, qui est
représentatif de la vitesse, à une première entrée d'un amplifi-
cateur d'erreur La sortie de l'amplificateur d'erreur commande un générateur d'impulsions, lequel amorce un triac Le triac excite un moteur universel doté d'une génératrice tachymétrique dont la fréquence de sortie est proportionnelle à la vitesse du moteur et est envoyée à un convertisseur de fréquence en tension Le signal de sortie du convertisseur fréquence-tension, soit une tension correspondant à la vitesse réelle, est alors fourni à la deuxième entrée de l'amplificateur d'erreur Le générateur de rampe produit donc une tension en forme de rampe afin de commander la vitesse du
moteur et le taux d'accélération du moteur.
Dans les applications aux machines à laver par exemple, il existe généralement trois segments, demandant des vitesses et
des taux d'accélération différents: le segment lavage, corres-
pondant à de faibles vitesses et de fortes accélérations; le segment distribution, correspondant à des vitesses moyennes et à des accélérations bases et précises; et le segment essorage,
associé à des vitesses élevées ainsi qu'à de fortes accélérations.
Par conséquent, le générateur de rampe doit fournir trois signaux de tension en forme de rampe différents en correspondance avec les trois segments De plus, la tension en rampe doit être en mesure de produire une décélération permettant de passer de n'importe quel segment à n'importe quel autre, tandis que la machine est ensuite prête à effectuer une autre accélération ou une autre décélération Les limites des segments, l'accélération relative à la distribution et la vitesse maximale sont déterminées, en fonction de l'application, par des tensions analogiques qui sont appliquées au générateur de rampe Ces tensions analogiques sont
fournies par des sources de tension externes à la boucle de régu-
lation de vitesse.
Un moyen permettant de produire les fonctions ci-dessus décrites consiste à utiliser un condensateur éLectrolytique qui est séparé du circuit intégré contenant la boucle de régulation de vitesse et dont la charge et la décharge sont commandées en fonction des signaux de tension analogiques externes appliqués à la boucle Pour charger ou décharger le condensateur, le générateur de rampe doit produire un courant interne Toutefois, avec les circuits intégrés, la précision d'un tel courant est limitée par
les variations de fabrication De plus, les tolérances du conden-
sateur éLectrolytique lui-même peuvent fortement réduire la précision des taux d'accélération C'est pourquoi un semblable montage offre la souplesse vou Lue permettant d'effectuer des changements entre segments, mais une précision médiocre en ce qui
concerne les différents taux d'accélération.
On améLiore la précision en remplaçant le générateur de
rampe, l'amplificateur d'erreur et le convertisseur fréquence-
tension par un microprocesseur Toutefois, ceci augmente nota-
blement la complexité et le coût de la boucle de régulation de vitesse. Selon l'invention, il est proposé un circuit de commande de vitesse destiné à un moteur pouvant fonctionner à des vitesses sélectionnées et à des taux d'accélération sélectionnés, le circuit de commande de vitesse comprenant: un noeud de sortie servant à fournir un signal de commande devant être appliqué au moteur et représentatif de la vitesse et de l'accéLération du moteur; un compteur cadencé; un convertisseur numérique-analogique (D/A) coup Lé au compteur et servant à fournir au noeud de sortie un signal qui est ajusté par échelons en fonction de la valeur de comptage du compteur; un moyen de commande d'échelons coup Lé au convertisseur D/A et servant à commander la taille des échelons en fonction d'un signal de commande d'échelons qui lui est appliquée en entrée, si bien que la taille des échelons détermine le taux d'accélération du moteur; et un moyen de commande de vitesse couplé au compteur cadencé et au noeud de sortie et comportant une entrée destinée à recevoir un signal de commande de vitesse dont la valeur correspond à une vitesse prédéterminée, le moyen de commande de vitesse servant à déterminer le moment o le signal de commande présent sur le noeud de sortie est égal au signal de commande de vitesse et, en fonction de cela, à remettre à zéro le compteur cadencé, et à fournir au noeud de sortie un signal représentatif de la vitesse prédéterminée, qui est combinée, dans celui-ci, avec le signal
venant du convertisseur numérique-analogique.
Un avantage de l'invention est qu'elle autorise une accé-
lération plus précise, puisque la taille des échelons du conver-
tisseur D/A, qui détermine la pente et par conséquent l'accélé-
ration du signal de commande de sortie, peut être ajustée avec
précision par le moyen de commande des échelons De plus, l'inven-
tion offre un système souple, puisqu'on peut facilement régler les limites de la vitesse L'invention utilise à la fois des signaux numériques et des signaux analogiques pour produire le signal de
commande de sortie, mais sans devoir faire appel à un circuit numé-
rique complexe et coûteux.
De préférence, le moyen de commande de vitesse comprend un moyen de commutation d'échelons, et le moyen de commande des échelons comprend une boucle analogique possédant une entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande des échelons, une entrée de validation connectée au moyen de commande d'échelons et une sortie connectée au convertisseur D/A La boucle analogique pouvant être commutée entre un premier état invalidé, par lequel elle fixe la taille des échelons à une première valeur, et un deuxième état validé, dans lequel la boucle analogique fixe la taille des échelons à une deuxième valeur, le moyen de commutation d'échelons fournissant un signal à l'entrée de validation de la bouc Le analogique afin de faire commuter La bouc Le analogique dans Le deuxième état Lorsque Le signa L de commande présent sur Le noeud
de sortie est éga L au signa L de commande de vitesse.
Dans une disposition préférée, Le circuit de commande de vitesse comprend en outre un moyen de commande d'hor Loge possédant une première entrée destinée à recevoir un troisième signa L de commande de vitesse qui est représentatif d'une troisième Limite prédéterminée de La vitesse, une deuxième entrée destinée à recevoir Le signa L de commande présent sur Le noeud de sortie, une première sortie connectée au noeud de sortie et une deuxième sortie connectée au compteur cadencé, si bien que Le moyen de commande d'hor Loge détermine Le moment o Le signa L de commande est éga L au troisième signa L de commande de vitesse et, en fonction de ce La, envoie un signa L d'hor Loge d'arrêt au compteur afin d'invalider Le compteur et de maintenir Le signa L de commande présent sur Le noeud
de sortie à La troisième Limite de vitesse prédéterminée.
Un avantage de cette structure préférée est que Le signa L de commande de sortie peut être fixé avec précision sur Le niveau
de La troisième Limite de vitesse prédéterminée.
De préférence, Le moyen de commande d'hor Loge comprend un amplificateur opérationnel ayant des première et deuxième entrées respectivement connectées aux première et deuxième entrées du moyen de commande d'hor Loge, et une sortie, et un transistor à co L Lecteur
mu Ltip Le possédant une base connectée à La sortie de L'amp Li-
ficateur opérationnel, un premier co L Lecteur connecté au noeud de sortie, un deuxième co L Lecteur connecté au compteur cadencé et un
troisième co L Lecteur.
Le circuit de commande de vitesse peut comprendre en outre un moyen de commande de décélération possédant une première entrée connectée à La première entrée du moyen de commande d'hor Loge, une entrée de validation connectée au troisième co L Lecteur du moyen de commande d'hor Loge et une sortie connectée au noeud de sortie, un quatrième signa L de commande de vitesse, représentatif d'une quatrième Limite de vitesse prédéterminée, qui est inférieure à La troisième Limite de vitesse prédéterminée, étant app Liqué aux premières entrées respectives du moyen de commande de décélération et du moyen de commande d'horloge afin de faire commencer une décélération grâce à laquelle le courant passant dans le troisième collecteur varie, et, lorsque le courant atteint un niveau prédéterminé, le moyen de commande de décélération étant alors validé de façon que Le signal de commande présent sur le noeud de sortie soit tiré jusqu'à la quatrième
limite de vitesse prédéterminée.
La commande de décélération effectuée selon la structure
préférée permet une décélération directe d'une vitesse prédéter-
minée à une autre qui est définie par le quatrième signal de
commande de vitesse.
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 le schéma fonctionnel simplifié d'une boucle de régulation de vitesse selon la technique antérieure pour machine à laver; la figure 2 est une représentation sous forme de diagramme du signal de tension en forme de rampe relatif à différents segments du fonctionnement d'une machine à laver; la figure 3 représente le schéma de circuit d'un circuit de commande de vitesse de moteur selon l'invention; et la figure 4 est un diagramme représentant le signal en forme de rampe produit par le convertisseur numérique-analogique de
la figure 3.
On se reporte d'abord à la figure 1, o l'on voit qu'une boucle de régulation de vitesse 2 destinée à une machine à laver Cnon représentée) comprend un générateur de rampe 4 possédant trois
entrées connectées de façon à recevoir des signaux de tension ana-
logique externes Vdistri-début, Vdistri-fin et Vfix-vitesse et une sortie connectée à une première entrée d'un amplificateur d'erreur
6 afin de fournir à celui-ci un signal de tension en rampe Vrampe.
La sortie de l'amplificateur d'erreur 6 est connectée à un géné-
rateur d'impulsions 8 qui fait commuter un triac 10 Le triac 10 excite un moteur 12 possédant une génératrice tachymétrique 14, dont la sortie est connectée à un convertisseur de fréquence en tension 16 Le signal de sortie du convertisseur fréquence-tension 16 représente la vitesse réelle du moteur 12 et est envoyé à une deuxième entrée de l'amplificateur d'erreur 6 Le fonctionnement de la boucle de régulation de vitesse 2 est bien connu dans la technique. On se reporte maintenant aussi à la figure 2, qui montre des variations de la tension en rampe Vrampe en fonction du temps pour les différents segments du fonctionnement de la machine à laver: le segment lavage, compris entre O et A; le segment distribution, compris entre A et B; le segment essorage, compris entre B et C; et une décélération allant d'une vitesse maximale Vfix-vitesse à une vitesse inférieure Vfix- vitesse 2, comprise entre C et D Les trois tensions externes Vdistri- début, Vdistri-fin et Vfix-vitesse définissent respectivement les limites des segments O-A, A-B et B-C Le segment compris entre C et D est constitué
d'une partie de vitesse maximale constante, définie par Vfix-
vitesse, suivie par une décélération allant jusqu'à une vitesse
définie par Vfix-vitesse 2.
Comme discuté au cours de l'introduction, les opérations commandées de charge et de décharge du condensateur 18 fournissent, pour chaque segment, les différentes vitesses et accélérations La précision du condensateur électrolytique est médiocre, et ceci possède une certaine importance lorsqu'on demande une accélération
précise, comme par exemple dans le segment distribution.
On se reporte maintenant à la figure 3, o l'on voit
qu'un circuit de commande de vitesse 20 selon un mode de réalisa-
tion préféré de l'invention permettant de produire un signal de
tension en rampe Vrampe représentatif de la vitesse et de l'accélé-
ration comprend un compteur 22, qui est cadencé par un signal
d'horloge, par exemple le courant du secteur à 50 Hz, un conver-
tisseur numérique-analogique (D/A) 24, un dispositif 26 de commande de signal des segments permettant de commander la transition d'un segment à un autre, un dispositif 28 de commande de pente permettant de commander la pente (c'est-à-dire l'accélération) du signal de tension en rampe pendant un segment, un dispositif de commande de signal d'hor Loge d'arrêt 30 servant à arrêter Le compteur 22 Lorsque Le signal de tension en rampe Vrampe atteint
une tension prédéterminée, et un dispositif de commande de décéLé-
ration 32 servant à détecter et à commander La phase de décélé-
ration Dans Le mode de réalisation préféré, le compteur 22 est un compteur à huit bits qui est connecté à un convertisseur D/A à huit bits 24 via huit lignes 33 a-33 h, la ligne 33 h correspondant
au bit le moins significatif.
Le compteur 22 possède deux entrées de remise à zéro: la première est connectée de façon à recevoir un signal POR qui remet le compteur 22 à zéro pendant l'état "sous tension" ou lorsque le
signal Vfix-vitesse est nul, et la deuxième est connectée au dispo-
sitif 26 de commande des segments, qui remet le compteur 22 à zéro à la fin de chaque segment, et au dispositif 30 de commande de signal
d'horloge d'arrêt.
Le convertisseur D/A 24 comprend plusieurs sources de courant commutées, une seule d'entres elles, la source 25, étant représentée, qui sont connectées aux huit lignes 33 a à 33 h Les sources de courant sont commutées dans l'état "conducteur" de façon à fournir un courant sur la ligne 34, en fonction de la valeur de comptage du compteur 22 Une tension proportionnelle à l'intensité du courant présent sur la ligne 34 est créée aux bornes d'une résistance Rconv La tension créée aux bornes de la résistance Rconv produit le signal de tension en rampe Vrampe sur une sortie
37 du circuit 20 de commande de vitesse.
La source de courant commutée 25 comprend une paire de transistors npn à montage différentiel La base d'un des transistors est connectée au compteur 22 via la ligne 33 a et reçoit un niveau " 1 " correspondant au potentiel de la terre ou un niveau " O " correspondant à un potentiel VDD, qui, dans l'exemple ici décrit, est d'environ -15 V, selon la valeur du compteur 22 La
base de l'autre transistor reçoit une tension de référence REF.
Puisque le compteur est cadencé par un signal de 50 Hz, le courant présent sur la ligne 34 et, par conséquent, le signal de tension en rampe Vrampe comprendront une série d'échelons de 20 ms (voir figure 4) La taille des échelons, qui détermine la pente du signa L en forme de rampe Vrampe et correspond par conséquent au taux d'accélération, est déterminée par Le courant Iref fourni
sur une Ligne 35 par Le dispositif de commande de pente 28.
Le dispositif de commande de pente 28 comprend une bouc Le de commande analogique comportant un amplificateur opérationnel A 3, dont une première entrée est connectée de façon à recevoir un signa L de tension Vpente via une première borne d'entrée 27, un transistor npn Ql dont La base est connectée à La sortie de L'amp Lificateur opérationnel A 3, Le co L Lecteur à La deuxième entrée de L'amp Lificateur opérationnel A 3 et L'émetteur à La Ligne 35 via un transistor npn connecté en diode 29, et une source de courant Il
connectée à La base du transistor Qi via une diode.
L'intensité du courant Iref fourni par Le dispositif de commande de pente 28 dépend de L'état de La bouc Le de commande analogique L'état de La bouc Le de commande analogique est commandé par un signa L déLivré par Le dispositif de commande de segments 26
à La source de courant Il via une Ligne 36.
Le signa L Vpente sera normalement fixé par Le cons-
tructeur de La machine à Laver de façon qu'i L n'y ait que deux taux d'accélération différents Ceci est représenté sur La figure 2, o
L'on voit que Les segments O-A et B-C ont Le même taux d'accéLé-
ration, tandis que Le segment A-B possède une accélération inférieure Un montage en pont de résistances ou un potentiomètre variab Le p Lacés à L'extérieur du circuit de commande de vitesse 20 pourraient être uti Lisés pour modifier La tension fournie à L'entrée Vpente Toutefois, L'invention sera décrite en re Lation
avec une tension Vpente fixe.
On va décrire ci-après Le fonctionnement du dispositif de
commande de pente 28 de manière p Lus détai LLée.
Le circuit 26 de commande des segments comprend deux circuits de comparaison 39 et 41 Le premier circuit de comparaison 39 comprend un premier comparateur Cl dont une première entrée est connectée de façon à recevoir Le signa L de tension Vdistri-début qui est app Liqué à une deuxième borne d'entrée 43 et dont La deuxième entrée est connectée de façon à recevoir La tension en rampe Vrampe présente sur La sortie du circuit de commande de vitesse 20 via une ligne 38 La sortie du comparateur C 1 est connectée via une ligne RS à une première boucle analogique comprenant un premier amplificateur opérationnel A 1 et un circuit miroir de courant M 1 La sortie du circuit miroir de courant est
connectée à la résistance Rconv via une ligne 38 Le premier ampli-
ficateur opérationnel A 1 est validé en fonction du niveau de signal
présent sur la ligne RS.
Un transistor pnp à collecteur multiple Q 2 est connecté par sa base et un premier collecteur au collecteur d'un transistor npn 50 dont la base est connectée à la ligne RS et l'émetteur est relié à la ligne d'alimentation VDD Un deuxième collecteur du transistor Q 2 est connecté à la sortie du premier comparateur C 1, tandis qu'un troisième collecteur de celui-ci est connecté à la base et au collecteur d'un premier transistor npn 40 dont la base est connectée à celle d'un deuxième transistor npn 42 Les émetteurs du premier transistor 40 et du deuxième transistor 42 sont connectés à la ligne d'alimentation VDD Le collecteur du deuxième transistor 42 est connecté à la ligne 36 raccordée au dispositif de commande de pente 28 Un quatrième collecteur du transistor à collecteur multiple Q 2 est couplé via un condensateur 44 à la deuxième entrée de remise à zéro du compteur 22 L'émetteur du transistor Q 2 est relié à une ligne d'alimentation se trouvant
au potentiel de la terre.
Le deuxième circuit de comparaison 31 est semblable au premier, 39, en ce qu'il comprend un deuxième comparateur C 2, un deuxième amplificateur opérationnel A 2 connecté à la sortie du deuxième comparateur C 2 et à l'entrée du circuit miroir de courant M 1, et un transistor pnp à collecteur multiple Q 2 ' connecté à la sortie du deuxième comparateur C 2 Une première entrée du deuxième comparateur C 2 est connectée à une troisième borne d'entrée 45 afin de recevoir le signal de tension Vdistri-fin, et une deuxième entrée du deuxième comparateur C 2 est connectée de façon à recevoir la tension de rampe Vrampe via la ligne 38 La sortie du deuxième comparateur C 2 est connectée, via une ligne RE, à une deuxième boucle analogique comprenant le deuxième amplificateur opérationnel A 2 et le circuit miroir de courant M 1 Une première entrée du deuxième amplificateur opérationnel A 2 est connectée à la troisième
borne d'entrée 45 afin de recevoir le signal de tension Vdistri-
fin, et une deuxième entrée est connectée à l'entrée du circuit miroir de courant M 1 Le deuxième amplificateur opérationnel A 2 est
validé en fonction du niveau de signal présent sur la ligne RE.
Le transistor à collecteur multiple Q 2 ' est connecté par sa base et un premier collecteur au collecteur d'un transistor npn ' dont la base est connectée à la ligne RE et dont l'émetteur est relié à la ligne d'alimentation VDD Un deuxième collecteur du transistor Q 2 ' est connecté à la sortie du deuxième comparateur C 2, et un troisième co L Lecteur est connecté, via un condensateur
44 ', à la deuxième entrée de remise à zéro du compteur 22.
L'émetteur du transistor Q 2 ' est relié à la terre.
Le dispositif 30 de commande de signal d'horloge d'arrêt comprend un amplificateur opérationnel A 4 possédant une première entrée connectée à une quatrième borne d'entrée 39 afin de recevoir le signal de tension Vfix-vitesse et une deuxième entrée connectée de façon à recevoir la tension de rampe Vrampe via la ligne 38 La sortie de l'amplificateur opérationnel A 4 est connectée à la base d'un transistor pnp à collecteur multiple Q 6 Un premier collecteur du transistor Q 6 est connecté à la sortie Vrampe du circuit de commande de vitesse 20 via la ligne 38 Un deuxième collecteur du transistor Q 6 est connecté à un noeud X et un troisième collecteur est connecté à un noeud Y Le noeud X est connecté à un premier récepteur, ou puits, de courant I et à un commutateur S qui, lorsqu'il est ouvert, interrompt le signal d'horloge adressé au compteur 22 Le noeud X est connecté à un deuxième récepteur de courant 3 I qui est trois fois plus grand que la première source de courant. Les noeuds X et Y sont également respectivement connectés aux première et deuxième entrées d'un circuit à verrouillage 46 qui fait partie du circuit 32 de commande de décélération Le circuit de commande de décélération comprend également un amplificateur opérationnel A 5 possédant une première entrée connectée à la quatrième borne d'entrée 39 afin de recevoir le signal de tension Vfix-vitesse et une deuxième entrée connectée en même temps que la
sortie de l'amplificateur opérationnel A 5 à la ligne 38 L'amplifi-
cateur opérationnnel A 5 est validé en fonction du signal fourni par
le circuit à verrouillage 46 via un transistor npn 47.
Le noeud Y est également connecté à une deuxième entrée de remise à zéro du compteur 22 et aux bases de troisièmes et quatrièmes transistors npn Q 7 et Q 8 du dispositif de commande de segments 26 Les émetteurs des troisième et quatrième transistors Q 7, Q 8 sont connectés à la ligne d'alimentation VDD Le collecteur du troisième transistor Q 7 est connecté à la ligne RE et le
collecteur du quatrième transistor Q 8 est connecté à la ligne RS.
On va maintenant décrire le fonctionnnement du circuit de commande de vitesse 20 selon l'invention en relation avec la figure 2 La disposition du mode de réalisation préféré est telle qu'une diminution du signal de rampe Vrampe (ce qui signifie que Vrampe
devient plus négatif) correspond à une augmentation de la vitesse.
Pour l'état "sous tension" o lorsque Vfix-vitesse est égal à zéro, le signal POR remet à zéro le compteur à huit bits, si bien que le signal de tension de sortie Vrampe est égal à zéro A l'instant t = O, une minuterie automatique électromécanique (non représentée) de la machine à laver fournit une tension Vfix-vitesse
prédéterminée à la quatrième borne d'entrée 39.
Pendant le segment lavage, les sorties des premier et deuxième comparateurs C 1, C 2 assurent que les lignes RS est RE sont reliées à VDD, de sorte que les premier et deuxième amplificateurs opérationnels A 1, A 2 sont invalidés Par
conséquent, seul le courant passant dans Rconv circule en prove-
nance du convertisseur D/A 24 sur la ligne 34 Ainsi le signal de tension Vrampe de sortie dépend de la valeur de comptage du compteur 22 et suit le segment lavage tel qu'indiqué entre les points O et A. Puisque la ligne RS est reliée à VDD, le transistor Q 2 et, par conséquent, les premier et deuxième transistors 40 et 42 sont non conducteurs Le transistor Q 1 est saturé par la source de courant I 1 et, par conséquent, la boucle analogique du dispositif de commande de pente 28 est invalidée Sur ce segment, le courant Iref fourni au convertisseur D/A 24, qui fixe la taille des échelons pour le signal de tension Vrampe du segment de lavage O-A, est donné par l'équation suivante: VDD-V Di Iref = ( 1)
R 1 +R 2 +R 3
o V Di est la chute de tension de diode aux bornes du transistor 29 connecté en diode tandis que R 1, R 2, R 3 sont les trois résistances connectées en série entre la borne d'alimentation associée au
potentiel à terre et la borne d'alimentation associée à VDD.
Lorsque Vrampe atteint le niveau de la tension prédéterminée Vdistri-fin (au point A), le premier comparateur C 1 change d'état en tirant la ligne RS vers le haut, ce qui rend conducteurs les transistors npn 50 et 51 Ceci produit les effets simultanés suivants: L'état de la ligne RS est verrouillé par le deuxième collecteur du transistor Q 2, le signal présent sur le troisième collecteur rend conducteurs les premier et troisième transistors 40 et 42 si bien que la boucle analogique du dispositif de commande de pente 28 est validée, le signal présent sur le quatrième collecteur envoie une impulsion de remise à zéro à la deuxième entrée de remise à zéro du compteur 22, et le premier
amplificateur opérationnel A 1 est va Lidé.
L'impulsion de remise à zéro remet à zéro le conver-
tisseur D/A 22 si bien que le courant passant dans la résistance Rconv est amené à zéro Toutefois, au même instant, le premier amplificateur opérationnel A 1 validé amène une tension égale à Vdistri- début aux bornes d'une résistance Rconv 2 Ceci est "réf Léchi" par le dispositif miroir de courant M 1, si bien qu'une tension Vdistri-début commute aux bornes de Rconv (si l'on suppose Rconv = Rconv 2) Puisque ces actions ne sont pas simultanées, des pointes de tension peuvent apparaître sur le signal de tension en rampe Vrampe Le verrouillage de l'état de la ligne RS par le
deuxième collecteur du transistor Q 2 assure que le premier compa-
rateur C 1 ne change pas d'état sous commande de ces pointes de
tension.
La boucle analogique du dispositif de commande de pente 28 devient validée, de la manière suivante Dès que les premier et deuxième transistors 40 et 42 ont été rendu conducteurs, le deuxième transistor 42 absorbe le courant déLivré par la source I 1, le transistor Q 1 n'est plus saturé, et l'amplificateur opérationnel
A 3 tire la tension présente sur le noeud Z vers la tension Vpente.
Le courant Iref devient donc: Vpente Iref = ( 2) R 1 Ainsi, au début du segment de distribution (point A), la taille des échelons change et est déterminée par le courant Iref
tel que défini par l'équation ( 2).
Sur le segment de distribution (A-B), le signal de rampe Vrampe diminue depuis Vdistri-début en fonction de la valeur contenue dans le compteur 22 Lorsque Vrampe atteint le niveau de
la tension prédéterminée Vdistri-fin, le deuxième circuit de compa-
raison 41 se met à fonctionner d'une manière analogue à celle du premier circuit de comparaison 39, comme décrit ci-dessus.
Le deuxième comparateur C 2 change d'état en tirant la ligne RE vers le haut, ce qui rend conducteurs les transistors npn ' et 51 ' L'état de la ligne RE est verroui LLé par le deuxième collecteur du transistor Q 2 ', le signal présent sur le troisième collecteur envoie une impulsion de remise à zéro à la deuxième
entrée de remise à zéro du compteur 22, et le deuxième amplifi-
cateur opérationnel A 2 devient validé En résultat, le compteur 22 est remis à zéro, ce qui fixe la tension de sortie venant du convertisseur D/A 22 sur zéro, mais une tension analogique égale à
Vdistri-fin est commutée aux bornes de la résistance Rconv.
Le transistor npn Q 5 est connecté par sa base à la ligne RE, par son collecteur à la ligne RS et par son émetteur à la ligne d'alimentation VDD Lorsque la ligne RE est tirée vers le haut, le
transistor Q 5 devient conducteur, ce qui tire la ligne RS vers VDD.
Lorsque la ligne RS se trouve à la tension VDD, le transistor Q 2 devient non conducteur, comme le sont les premier et deuxième transistors 40 et 42, si bien que le transistor Q 1 devient de nouveau saturé Par conséquent, lorsque Vrampe atteint Vdistri-fin, le compteur 22 est repositionné, une tension Vdistri-fin est commutée aux bornes de la résistance Rconv, et le courant Iref est tel que défini par l'équation ( 1), ce qui modifie la taille des
échelons (c'est-à-dire la pente) du signal Vrampe.
En résumé, le signal de rampe Vrampe peut être représenté, sur chaque segment, comme suit: segment lavage ( 0-A): Vrampe = n Vech- lav; segment distribution (A-B): Vrampe = n Vech- distri + Vdistri-début; segment essorage (B-C): Vrampe = n Vech-ess + Vdistri-fin; o Vech-lav, Vech-distri et Vech-ess désignent respectivement la tension d'un échelon de la rampe pour le segment lavage, le segment distribution et le segment essorage, Vech-lav =
Vech-ess, et N est la valeur de comptage du compteur 22.
Lorsque le signal de rampe Vrampe atteint Vfix-vitesse (au point C), qui est la tension fixée par la minuterie automatique électromécanique de la machine à laver, le niveau de Vrampe doit être fixé exactement sur Vfix-vitesse pour la précision de la boucle Comme on peut le voir sur la figure 4, un dépassement erroné E apparaîtrait en cas contraire du fait des échelons du signal de rampe avant que le circuit de commande de vitesse 20 n'ait détecté que le niveau prédéterminé Vfix-vitesse a été atteint Cet erreur E est compensée par le circuit 30 de commande
de signal d'horloge d'arrêt, de la manière suivante.
Lorsque la tension en rampe Vrampe atteint Vfix-vitesse, le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel A 4 commute le transistor à collecteur multiple Q 6 dans l'état conducteur, de façon que le courant Ic qui circule dans son premier collecteur réalise la compensation de l'erreur d'échelon E Lorsque ce courant de compensation Ic, qui circule également dans les deuxième et troisième collecteurs du transistor Q 6, devient égal ou supérieur au courant I absorbé par le premier récepteur de courant du dispositif de commande de signal d'horloge d'arrêt, un signal d'horloge d'arrêt ayant un niveau logique " 1 " est envoyé via la ligne 31, afin d'ouvrir le commutateur S Le compteur 22 est alors invalidé et Vrampe reste égal à Vfix-vitesse jusqu'à ce qu'une
nouvelle tension impose une accélération ou une décélération.
Lorsque le courant de compensation Ic est supérieur au courant I, un niveau logique haut r" 1 " est également appliqué à la première
entrée du circuit à verrouillage 46.
Lorsque la minuterie automatique électromécanique de la machine à laver avance dans le programme choisi, elle peut faire commuter, à un instant prédéterminé (point D), par exemple dans le segment lavage, le signal de tension Vfix-vitesse sur une nouvelle valeur (Vfix-vitesse 2, o Vfix-vitesse 2 < Vfix-vitesse) et, par conséquent, amener la sélection vers une décélération Ce nouveau
signal Vfix-vitesse 2 est appliqué à la quatrième borne d'entrée 39.
Pour tirer le signal de rampe Vrampe vers le nouveau niveau de tension Vfix-vitesse 2, la boucle analogique, qui comprend l'amplificateur opérationnel A 4 et le transistor à collecteur multiple Q 6, assure que le courant Ic circulant dans les premier, deuxième et troisième collecteurs augmente et, lorsque ce courant Ic est supérieur au courant 3 I absorbé par la deuxième source de courant du dispositif de commande de signal d'horloge d'arrêt 30,
un signal est appliqué à la deuxième entrée du circuit à verrouil-
lage 46 Des signaux étant ainsi appliqués aux première et deuxième entrées du circuit à verrouillage 46, la sortie du circuit à verrouillage 46 est fixée sur " 1 " Ceci invalide l'amplificateur opérationnel A 5 Le signal appliqué à la deuxième entrée du circuit à verrouillage 46 rend conducteurs les troisième et quatrième transistors Q 7 et Q 8, qui tirent respectivement les lignes RS et RE vers VDD, si bien que les tensions commutées Vdistri-début ou V-distri-fin sont remises à zéro Au même instant, ce signal remet
à zéro le compteur 22 via la deuxième entrée de remise à zéro.
Ainsi, tous les courants passant dans Rconv disparaissent et, ainsi, le signal de rampe Vrampe tend vers 0 V (à partir de Vfix-vitesse) Toutefois, au même instant, la boucle analogique formée par l'amplificateur opérationnel A 5 amène le signal de rampe Vrampe à Vfix-vitesse 2 Par conséquent, une pointe de tension vers 0 V peut apparaître au point D. Lorsque la boucle analogique comprenant l'amplificateur
opérationnel A 5 amène la tension Vrampe à être égale à Vfix-
vitesse 2, le compteur s'incrémente de nouveau: puisque la tension en rampe présente sur la deuxième entrée de l'amplificateur opérationnel A 4 est égale ou inférieure à la tension Vfix-vitesse 2
présente sur la première entrée, le signal de sortie de l'amplifi-
cateur opérationnel rend non conducteur le transistor à collecteur multiple Q 6 de sorte qu'un signal " O " (correspondant au fait que le courant de collecteur Ic est égal à 0) ferme le commutateur S Par conséquent, le convertisseur D/A 24 commence à produire un courant qui augmente par échelons sur les bornes de la résistance Rconv, de sorte que l'amplificateur opérationnel A 5 compense de moins en moins Le signal de tension en rampe Vrampe présent sur la sortie
du circuit de commande de vitesse 20 est maintenu à Vfix-vitesse 2.
Lorsque le convertisseur D/A 24 produit un courant proportionnel à
Vfix-vitesse 2, la compensation réalisée par l'amplificateur opéra-
tionnel A 5 cesse Dès que Vrampe passe au-dessous de
Vfix-vitesse 2, ceci est détecté et compensé par la boucle ana-
logique (A 4, Q 6) du dispositif de commande d'arrêt 30, comme au point C Cette boucle analogique A 4, Q 6 compense l'erreur d'échelon E, et fixe le signal d'horloge d'arrêt à " 1 ", ce qui ouvre le commutateur S et remet à zéro le circuit à verrouillage 46 Lors de la remise à zéro du circuit à verrouillage, l'amplificateur opérationnel A 5 devient invalidé Par conséquent, la phase de décélération est achevée et le signal de rampe est maintenu à Vfix-vitesse 2 jusqu'à ce que la minuterie automatique électromécanique sélectionne la nouvelle accélération ou décélération. Par conséquent, le signal de rampe Vrampe se met rapidement à suivre la nouvelle vitesse fixée par Vfix-vitesse 2 et
est prêt pour toute nouvelle accélération ou décélération.
En résumé, le circuit de commande de vitesse selon l'invention fournit des signaux en rampe numériques pour des segments différents ayant des pentes d'accélération différentes, les limites des segments étant fixées par des tensions analogiques prédéterminées qui sont appliquées au circuit Le circuit de commande de vitesse arrête de manière précise Le signa L de rampe sur un niveau de tension fixe prédéterminé qui correspond à une vitesse fixée et, dans Le cas d'une instruction de décélération, Le signa L de rampe est directement amené à La nouve L Le vitesse tandis que Le compteur rétab Lit intérieurement L'état correct Lui permettant d'être prêt pour une nouve L Le accélération Ainsi, L'invention produit un circuit de commande de vitesse qui apporte des améliorations importantes en ce qui concerne La précision d'accélération, puisqu'i L est uti Lisé un signa L de rampe numérique, ainsi que La souplesse de fonctionnement, par exemp Le pour Les Limites des segments, Les changements de L'accéLération, de La décélération, etc De p Lus, on peut uti Liser Le même circuit pour
Les différents segments.
On aura compris que, même si L'invention a été décrite en re Lation avec une bouc Le de régulation de vitesse pour machine à Laver, Le circuit de commande de vitesse peut être uti Lisé dans Les applications de commande de moteur demandant un rég Lage précis de
La vitesse et de L'accéLération.
On aura également compris que L'invention peut être mise
en oeuvre à L'aide de transistors présentant des types de conducti-
vité respectivement opposées.
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 i L Lustratif et nu L Lement Limitatif, diverses variantes
et modifications ne sortant pas du cadre de L'invention.
Claims (11)
1 Circuit de commande de vitesse pour moteur pouvant
fonctionner à des vitesses sélectionnées et à des taux d'accélé-
ration sélectionnés, le circuit de commande de vitesse étant caractérisé en ce qu'il comprend: un noeud de sortie ( 37) servant à produire un signal de commande Vrampedestiné à être appliqué au moteur et représentatif de la vitesse et de l'accélération du moteur; un compteur cadencé ( 22); un convertisseur numérique-analogique ( 24), indiqué par le symbole D/A, coup Lé au compteur et servant à produire sur le noeud de sortie un signal qui est ajusté par échelons en fonction de la valeur contenue dans le compteur;
un moyen de commande d'échelons ( 28) connecté au conver-
tisseur D/A et servant à commander la taille des échelons en fonction d'un signal de commande d'échelons appliqué à son entrée, si bien que la taille des échelons détermine le taux d'accélération du moteur; et un moyen de commande de vitesse ( 26) connecté au compteur candencé et au noeud de sortie et possédant une entrée qui reçoit un signal de commande de vitesse dont la valeur correspond à une vitesse prédéterminée, le moyen de commande de vitesse servant à déterminer le moment o le signal de commande présent sur le noeud de sortie est égal au signal de commande de vitesse et, en fonction de cela, à remettre à zéro le compteur cadencé et servant à fournir
au noeud de sortie un signal représentatif de la vitesse pré-
déterminée, qui est combiné, dans le noeud, avec le signal venant
du convertisseur numérique-analogique.
2 Circuit de commande de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de vitesse comprend: un premier comparateur (C 1,39) possédant une première entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande de vitesse qui est représentatif d'une première vitesse prédéterminée, une deuxième entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande présent sur Le noeud de sortie, et une sortie; et Une première bouc Le analogique (M 1,A 1) possédant une entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande de vitesse et une entrée de validation (RS) connectée à La sortie du premier comparateur, Le premier comparateur faisant commuter ses états de sortie lorsque Le signal de commande présent sur Le noeud de sortie est éga L au signal de commande de vitesse, de sorte que La première boucle analogique est alors validée et peut fournir Le
signal de commande de vitesse sur Le noeud de sortie.
3 Circuit de commande de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de vitesse comprend en outre: un deuxième comparateur (C 2,41) possédant une première entrée connectée de façon à recevoir un deuxième signal de commande de vitesse, le deuxième signal de commande de vitesse représentant une deuxième vitesse prédéterminée qui est plus grande que la première vitesse prédéterminée, une deuxième entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande présent sur Le noeud de sortie, et une sortie; une deuxième boucle analogique (A 2) possédant une entrée connectée de façon à recevoir le deuxième signal de commande de vitesse et une entrée de validation (RE) connectée à La sortie du deuxième comparateur; et un moyen d'invalidation (Q 5) connecté à la sortie du deuxième comparateur et à l'entrée de validation de la première boucle analogique, le deuxième comparateur faisant commuter ses états de sortie lorsque le signal de commande présent sur le noeud de sortie est égal au deuxième signal de commande de vitesse, si bien que la première boucle analogique est invalidée et que la deuxième boucle analogique est validée et peut fournir le deuxième signal de
commande de vitesse au noeud de sortie.
4 Circuit de commande de vitesse selon La revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen de commande de vitesse comprend en outre: un premier moyen de verrouillage (Q 2) connecté à la sortie du premier comparateur et servant à verrouiller l'état de sortie commuté du premier comparateur; et un deuxième moyen de verrouillage (Q'2) connecté à la sortie du deuxième comparateur et servant à verrouiller l'état de
sortie commuté du deuxième comparateur.
Circuit de commande de vitesse selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première boucle analogique comprend un premier amplificateur opérationnel (A 1) possédant une première entrée connectée de façon à recevoir le signal de commande de vitesse, une entrée de validation connectée aux sorties des premier et deuxième comparateurs (C 1,C 2), et une deuxième entrée connectée à une entrée d'un circuit miroir de courant (M 1) dont la sortie est connectée au noeud de sortie ( 37), et en ce que la deuxième boucle analogique comprend un deuxième amplificateur opérationnel (A 2) qui possède une première entrée connectée de façon à recevoir le deuxième signal de commande de vitesse, une entrée de validation connectée à la sortie du deuxième comparateur (C 2), et une deuxième entrée connectée à l'entrée du
circuit miroir de courant (M 1).
6 Circuit de commande de vitesse selon l'une quelconque
des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de
commande de vitesse comprend en outre un moyen de commutation d'échelons (Q 2,40,42), et en ce que le moyen de commutation d'échelons comprend une boucle analogique (A 3,29,R 1,R 2,R 3) possédant une entrée ( 27) qui estconnectée de façon à recevoir le signal de commande d'échelons, une entrée de validation ( 36) connectée au moyen de commutation d'échelons, une sortie ( 35) connectée au convertisseur D/A, la boucle analogique pouvant commuter entre un premier état invalidé, dans lequel elle fixe la taille de l'échelon à une première valeur, et un deuxième état validé dans lequel la boucle analogique fixe la taille de l'échelon à une deuxième valeur, le moyen de commutation d'échelons fournissant un signal à l'entrée de validation de la boucle analogique afin de faire commuter la boucle analogique dans le deuxième état lorsque le signal de commande présent sur le
noeud de sortie est égal au signal de commande de vitesse.
7 Circuit de commande de vitesse selon la revendication 4 ou 6, caractérisé en ce que le moyen de commutation d'échelons et le premier moyen de verrouillage comprennent un premier transistor à collecteur multiple (Q 2) dont un premier collecteur est connecté à la sortie du premier comparateur (C 1) afin de verrouiller l'état de sortie commuté de celui-ci, un deuxième collecteur est connecté à l'entrée de validation de la boucle analogique du moyen de commande d'échelons, et un troisième collecteur est connecté à une entrée de remise à zéro du compteur
cadencé pour remettre à zéro le compteur.
8 Circuit de commande de vitesse selon la revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que le deuxième moyen de verrouillage comprend un deuxième transistor à collecteur multiple (Q'2) dont un premier collecteur est connecté à la sortie du deuxième comparateur (C 2) pour verrouiller l'état de sortie commuté de celui-ci et un deuxième collecteur est connecté à l'entrée de
remise à zéro du compteur cadencé.
9 Circuit de commande de vitesse selon l'une quelconque
des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend:
un moyen de commande de signal d'horloge ( 30) possédant une première entrée destinée à recevoir un troisième signal de commande de vitesse qui est représentatif d'une troisième limite prédéterminée de vitesse, une deuxième entrée destinée à recevoir le signal de commande présent sur le noeud de sortie ( 37), une première sortie connectée au noeud de sortie, et une deuxième sortie ( 31) connectée au compteur cadencé ( 22), si bien que le moyen de commande de signal d'horloge détermine le moment o le signal de commande est égal au troisième signal de commande de vitesse et, en fonction de cela, envoie un signal d'horloge d'arrêt au compteur pour invalider le compteur et maintient le signal de commande présent sur le noeud de sortie à
une troisième limite de vitesse prédéterminée.
Circuit de commande de vitesse se Lon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de commande de signal d'horloge comprend: un amplificateur opérationnel (A 4) possédant des première et deuxième entrées qui sont respectivement connectées aux première et deuxième entrées du moyen de commande de signal d'horloge, et une sortie; et un transistor à collecteur multiple (Q 6) possédant une base qui est connectée à la sortie de l'amplificateur opérationnel, un premier collecteur qui est connecté au noeud de sortie, un deuxième collecteur qui est connecté au compteur
cadencé, et un troisième collecteur.
11 Circuit de commande de vitesse selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de commande de décélération ( 32) possédant une première entrée connectée à la première entrée du moyen de commande de signal d'horloge, une entrée de validation connectée au troisième collecteur du moyen de commande de signal d'horloge, une sortie connectée au noeud de sortie ( 37), un quatrième signal de commande de vitesse représentatif d'une quatrième limite de vitesse prédéterminée qui est inférieure à la troisième limite de vitesse prédéterminée est appliqué aux premières entrées respectives du moyen de commande de décélération ( 32)et du moyen de commande de signal d'horloge ( 30) pour faire commencer une décélération, si bien que le courant passant dans le troisième collecteur varie, lorsque le courant atteint un niveau prédéterminé, le moyen de commande de décélération est validé de sorte que le signal de commande présent sur le noeud de sortie est tiré vers la quatrième limite de vitesse prédéterminée, et le compteur cadencé
est validé.
12 Circuit de commande de vitesse selon l'une quelconque
des revendications I à 11, permettant de commander la vitesse et
l'accélération d'un moteur de machine à laver possédant trois segments de fonctionnement, le premier segment ayant un premier taux d'accélération déterminé par l'état invalidé de la boucle analogique du moyen de commande d'échelons et une première limite de vitesse définie par la première vitesse prédéterminée, le deuxième segment ayant un deuxième taux d'accélération déterminé par l'état validé de La boucle analogique du moyen de commande d'échelons et une deuxième limite de vitesse définie par la deuxième vitesse prédéterminée, et le troisième segment ayant le premier taux d'accélération et une troisième limite de vitesse
définie par la troisième vitesse prédéterminée.
13 Boucle de régulation de vitesse analogique pour moteur de machine à laver, caractérisée en ce qu'elle comprend: un circuit de commande de vitesse ( 4,20) selon L'une
quelconque des revendications 1 à 12;
un amplificateur d'erreur ( 6) possédant une première entrée qui est connectée au noeud de sortie du circuit de commande de vitesse, une deuxième entrée, et une sortie; un générateur d'impulsions ( 8) connecté à La sortie de l'amplificateur d'erreur et servant à exciter Le moteur; et un moyen de détection de vitesse du moteur ( 10, 12,14,16) servant à détecter la vitesse réelle du moteur et à fournir un signal représentatif de la vitesse réelle à la deuxième entrée de L'amplificateur d'erreur, si bien que l'amplificateur d'erreur utilise le signal de commande venant du circuit de commande de
vitesse pour compenser les erreurs existant dans la vitesse réelle.
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1997
- 1997-12-12 HK HK97102406A patent/HK1000813A1/xx not_active IP Right Cessation
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