FR2768275A1 - Actionneur electromecanique pas a pas asservi en position - Google Patents
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Abstract
Actionneur électromécanique (A) pas à pas asservi en position, destiné à la commande du déplacement d'un organe mécanique relié à un moteur pas à pas (8) intégré à l'actionneur, à partir d'un signal fournissant une consigne de position (S1) pour ledit organe,caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (C) de commande et d'asservissement en logique câblée, traitant au moins ledit signal (S1) de consigne de position et un signal (S2) reflétant la position réelle de l'actionneur (A), la sortie dudit circuit (C) alimentant les bobines dudit moteur (8) afin de le faire tourner dans un sens qui conduit à réduire l'écart mesuré entre le signal de consigne (S1) et le signal de position réelle (S2), si ledit écart est supérieur à une valeur prédéterminée, et cessant de les alimenter dans le cas contraire.
Description
Actionneur électromécanique pas à pas asservi en position
La présente invention concerne un actionneur électromécanique pas à pas asservi en position, utilisé pour commander le déplacement d'une pièce mécanique telle qu'un volet dans un bloc de climatisation d'automobile, recevant une consigne de position pour ledit volet par exemple au moyen d'un signal provenant d'une centrale de commande d'automobile.
La présente invention concerne un actionneur électromécanique pas à pas asservi en position, utilisé pour commander le déplacement d'une pièce mécanique telle qu'un volet dans un bloc de climatisation d'automobile, recevant une consigne de position pour ledit volet par exemple au moyen d'un signal provenant d'une centrale de commande d'automobile.
On connaît à tout moment la position réelle du volet, que l'ont peut par conséquent comparer à la consigne de position, avant de procéder à un ajustement éventuel. Cette position peut être donnée par un potentiomètre de recopie coopérant avec le volet.
L'actionneur de l'invention est principalement constitué d'un moteur pas à pas, d'un circuit électronique de traitement d'une part des signaux de position réelle et théorique et d'autre part des signaux de commande dudit moteur, et d'un capteur de position fournissant le signal analogique indiquant ladite position réelle de l'arbre ou d'un élément mobile en sortie du moteur. II peut également comporter des éléments mécaniques additionnels tels qu'un train réducteur à engrenages coopérant avec l'arbre du moteur pas à pas, voire des possibilités de traitement électronique supplémentaires, nécessaires par exemple lorsque la consigne de position théorique est donnée via un signal multiplexé complexe.
Dans la suite de la description, dans un souci de simplification, L'exemple du volet de centrale de climatisation sera conservé, bien qu'un tel actionneur puisse bien entendu s'appliquer à d'autres organes mécaniques.
La consigne de position peut non seulement provenir d'une unité centrale de commande, mais également d'un organe à commande manuelle du type commutateur ou levier potentiométrique.
Actuellement, les actionneurs sont basés soit sur des moteurs à courant continu, soit également sur des moteurs pas à pas. Dans le premier cas, le principe de pilotage repose sur l'adjonction d'un potentiomètre de recopie qui permet un asservissement de la position de l'actionneur.
Les caractéristiques particulières des moteurs à courant continu font que la technologie précitée, si elle présente des avantages intéressants, souffre à l'inverse d'inconvénients sérieux. Parmi ses avantages, cette technologie offre un couple de maintien élevé qui permet de résister à la force exercée par le flux d'air sur les volets. Elle autorise comme on l'a dit un asservissement en position, et l'indication de la consigne de position dès la mise en fonction du système.
Les moteurs à courant continu, tournant à des vitesses de rotation élevées, sont cependant sources de nuisances sonores car ils génèrent un bruit non négligeable. Ils sont au surplus générateurs de perturbations électromagnétiques rayonnées, car ils utilisent des balais produisant à chaque commutation de bobine un arc électrique qui rayonne des interférences électromagnétiques sur une large bande de fréquence. Cet inconvénient devient d'ailleurs de plus en plus pénalisant à mesure que les informations véhiculées dans les automobiles se transforment, la tendance actuelle étant de privilégier assez systématiquement les signaux en courants faibles. Enfin, il y a un risque de déclenchement de feu lorsque l'actionneur est bloqué sous tension dans sa rotation.
Les actionneurs existants intégrant un moteur pas à pas comportent pour leur part un principe de pilotage reposant sur la comptabilisation de pas à partir d'une butée mécanique. Cette dernière est en fait l'origine de comptabilisation des pas.
Ces actionneurs présentent l'avantage d'être silencieux en phase de commande normale, c'est à dire hors recherche de la butée. Ils ne génèrent au surplus aucune perturbation rayonnée, puisqu'il n'y a pas de formation d'arcs électriques au cours du fonctionnement du moteur. Enfin, ils supportent un blocage permanent dudit moteur sans risque de dégradation.
Toutefois, la nécessité de comptabiliser les pas par rapport à une butée d'origine est source d'inconvénients
- Il faut effectuer une recherche de référence à chaque mise en
fonctionnement. L'actionneur recherche la butée origine en effectuant
un déplacement en pas supérieur à l'exécution maximale, ce qui
entraîne d'une part un retard dans la mise en service du système, et
est d'autre part source de bruit pendant la durée au cours de laquelle
l'actionneur frappe sur la butée mécanique.
- Il faut effectuer une recherche de référence à chaque mise en
fonctionnement. L'actionneur recherche la butée origine en effectuant
un déplacement en pas supérieur à l'exécution maximale, ce qui
entraîne d'une part un retard dans la mise en service du système, et
est d'autre part source de bruit pendant la durée au cours de laquelle
l'actionneur frappe sur la butée mécanique.
Des solutions techniques palliant cet inconvénient existent bien
entendu, comme la rotation jusqu'à un capteur de fin de course, mais
elles sont coûteuses, et aucune ne résout de toute manière les deux
problèmes en même temps.
entendu, comme la rotation jusqu'à un capteur de fin de course, mais
elles sont coûteuses, et aucune ne résout de toute manière les deux
problèmes en même temps.
- Il n'y a pas de contrôle des pertes de pas, c'est à dire du glissement
du moteur. Il s'ensuit une possibilité de dérive entre la position réelle
et la position supposée de l'actionneur, entraînant un
dysfonctionnement du système.
du moteur. Il s'ensuit une possibilité de dérive entre la position réelle
et la position supposée de l'actionneur, entraînant un
dysfonctionnement du système.
- Le couple de maintien est sensiblement plus faible que dans les
actionneurs à moteurs à courant continu, et également plus faible que
le couple de fonctionnement. Il s'ensuit un risque de perte de la
position du volet dû à la force du flux d'air, lorsque la commande du
moteur pas à pas s'arrête.
actionneurs à moteurs à courant continu, et également plus faible que
le couple de fonctionnement. Il s'ensuit un risque de perte de la
position du volet dû à la force du flux d'air, lorsque la commande du
moteur pas à pas s'arrête.
La présente invention remédie aux inconvénients des solutions précitées, tout en conservant leurs avantages. En résumé, les actionneurs de l'invention sont silencieux en toute occasion, rapides dans leur mise en fonction, asservis en position, exempts de perturbations électromagnétiques rayonnées et capables d'un couple de maintien élevé.
Elle est également basée sur la technologie pas à pas, mais s'affranchit notamment des inconvénients liés au comptage des pas de déplacement.
A ces effets, I'actionneur électromagnétique de l'invention, intégrant un moteur pas à pas, et recevant un signal de consigne de position, comporte à titre principal un circuit électronique de commande et d'asservissement en logique câblée, traitant au moins ledit signal de consigne de position et un signal reflétant la position réelle de l'actionneur, la sortie dudit circuit alimentant les bobines dudit moteur afin de le faire tourner dans un sens qui conduit à réduire l'écart mesuré entre le signal de consigne et le signal de position réelle, si ledit écart est supérieur à une valeur prédéterminée, et cessant de les alimenter dans le cas contraire.
L'actionneur intègre un organe fournissant une information sur la position de l'actionneur pas à pas. De préférence, il s'agit d'un capteur potentiométrique relié à l'arbre du moteur ou à une partie mobile située en sortie dudit moteur, transmettant un signal analogique reflétant la position réelle de l'actionneur.
Plus précisément, ledit capteur potentiométrique est de préférence encore un capteur angulaire de type potentiomètre résistif.
L'information qu'il fournit est comparée à la consigne issue du calculateur central ou de l'organe manuel de pilotage. Le circuit électronique effectue la comparaison, dont le résultat peut refléter trois situations
- la position de l'actionneur est inférieure à la position de consigne : le
moteur est alors entraîné dans un sens conduisant à rattraper ladite
position.
- la position de l'actionneur est inférieure à la position de consigne : le
moteur est alors entraîné dans un sens conduisant à rattraper ladite
position.
- la position de l'actionneur est supérieure à la position de consigne : le
moteur est entraîné en sens inverse.
moteur est entraîné en sens inverse.
- la position de l'actionneur est, à une erreur acceptable près, la
position de consigne : le moteur s'arrête.
position de consigne : le moteur s'arrête.
Ce système avec circuit d'asservissement du signal moteur à la différence entre la position réelle et la position théorique de l'actionneur s'affranchit de fait:
- de la recherche de butée d'origine à la mise sous tension, et devient
par conséquent rapide à mettre en fonction
- de tout bruit de vibration né de ladite recherche de butée, d'où un
fonctionnement silencieux
- des glissements et pertes de pas si le volet offre une résistance
supérieure ou égale au couple de travail de l'actionneur. Ce dernier
compare en effet à tout instant sa position de consigne à sa position
réelle et corrige en permanence tout écart de l'une par rapport à
l'autre, jusqu'à obtention d'un résultat compatible avec une marge
d'erreur considérée comme satisfaisante;
- des perturbations électromagnétiques puisque la technologie de base
du moteur pas à pas en est dépourvue.
- de la recherche de butée d'origine à la mise sous tension, et devient
par conséquent rapide à mettre en fonction
- de tout bruit de vibration né de ladite recherche de butée, d'où un
fonctionnement silencieux
- des glissements et pertes de pas si le volet offre une résistance
supérieure ou égale au couple de travail de l'actionneur. Ce dernier
compare en effet à tout instant sa position de consigne à sa position
réelle et corrige en permanence tout écart de l'une par rapport à
l'autre, jusqu'à obtention d'un résultat compatible avec une marge
d'erreur considérée comme satisfaisante;
- des perturbations électromagnétiques puisque la technologie de base
du moteur pas à pas en est dépourvue.
II est à noter que la correction automatique de position des volets réalisée par l'invention lorsque lesdits volets se sont déplacés du fait des forces générées par les flux d'air, confère au système de l'invention l'avantage de présenter un couple de repos (couple de maintien) équivalent au couple en fonctionnement.
Pour aboutir aux résultats indiqués, le circuit électronique de commande et d'asservissement comporte au moins un bloc de comparaison entre les signaux de consigne de position et de position réelle, un bloc de commande du moteur séquencé par une horloge, et un bloc de puissance, disposé en sortie du bloc de commande, et relié aux bobines du moteur pas à pas.
Ledit bloc de comparaison comporte deux étages amplificateurs différentiels à haut gain disposés en parallèles, chacun desdits étages traitant la différence entre lesdits signaux inverse de celle que traite l'autre étage, leurs sorties étant reliées à un étage ultérieur déterminant l'erreur acceptable entre la consigne et la position réelle.
De fait, ledit étage ultérieur est une bascule bistable à amplificateur opérationnel, fonctionnant avec un hystérésis fournissant un signal d'allure binaire indiquant l'état que doit prendre le moteur.
Le bloc de commande précité génère le cycle de commande des pas du moteur. II reçoit du bloc de comparaison deux signaux, indiquant le sens de rotation du moteur et l'état que doit prendre le moteur, ce dernier résultant de la bascule bistable mentionnée auparavant.
Le signal donnant le sens de rotation est issu d'un des amplificateurs différentiels, comme on le verra en détail dans la suite.
Selon une configuration possible du circuit de l'invention, le bloc de commande comporte deux bascules D dont les entrées sont reliées aux sorties de deux portes ou exclusif dont l'une est inversée, ces portes étant chacune commandée d'une part par un signal donnant le sens de rotation du moteur pas à pas, issu d'un des étages amplificateur différentiel, et d'autre part par la sortie Q de la bascule D à laquelle elle n'est pas reliée, L'étage de sortie de ce bloc étant au surplus constitué par des portes ET à au moins deux entrées, reliées d'une part audit signal binaire donnant l'état que doit prendre le moteur et d'autre part aux sorties Q et Q des bascules D.
L'ensemble des connexions et détails de ce bloc sera également précisé dans la suite, de même que pour l'étage de puissance relié au moteur pas à pas. Cet étage est constitué par des transistors de puissance reliés d'une part aux sorties desdites portes ET, et d'autre part aux bobinages du moteur pas tapas.
Selon une possibilité, I'actionneur comporte également un circuit de conversion numérique/analogique, intégré entre l'entrée du circuit électronique recevant ledit signal et l'entrée des amplificateurs différentiels dans le cas où le signal de consigne de position est numérique.
En effet, la consigne de position peut comme on l'a mentionné être issue d'une centrale de calcul, et être codée sous forme numérique, nécessitant un étage de conversion supplémentaire permettant à un signal devenu analogique d'attaquer les amplificateurs différentiels.
Selon le cas, I'invention peut au surplus comporter, entre ladite entrée du circuit électronique recevant le signal numérique de position et le convertisseur numérique/analogique, un bloc de communication utilisé par exemple lorsque la consigne de position est codée en série sous une forme binaire intégrée à un protocole de multiplexage permettant de piloter plusieurs actionneurs distingués par leurs adresses, ledit bloc permettant d'interpréter le signal complexe et de générer le signal numérique de consigne de position à destination du convertisseur numérique analogique.
Ce bloc de communication peut enfin comporter une sortie générant un signal d'arrêt du moteur pas à pas, ladite sortie étant connectée à une entrée supplémentaire des portes ET situées en sortie du bloc de commande.
Ce fonctionnement combiné des signaux apparaîtra plus clairement dans la suite, notamment en référence aux schémas annexés.
De préférence, le circuit électronique de Iractionneur présente un régulateur de tensions.
Enfin, de préférence encore, il est réalisé sur un seul composant monolithique incluant tous les circuits et composants.
Les possibilités et avantages des actionneurs de l'invention seront mieux compris en référence aux figures jointes, pour lesquelles
- la figure 1 représente un schéma global d'un exemple d'actionneur
selon la présente invention
- la figure 2 est un diagramme montrant la forme des signaux issus des
amplificateurs différentiels
- la figure 3 montre un signal unique sommant et moyennant les
signaux précédents ; et
- la figure 4 représente un diagramme schématisant l'allure du signal
en sortie de la bascule à amplificateur opérationnel, ou signal
donnant l'état que doit prendre le moteur.
- la figure 1 représente un schéma global d'un exemple d'actionneur
selon la présente invention
- la figure 2 est un diagramme montrant la forme des signaux issus des
amplificateurs différentiels
- la figure 3 montre un signal unique sommant et moyennant les
signaux précédents ; et
- la figure 4 représente un diagramme schématisant l'allure du signal
en sortie de la bascule à amplificateur opérationnel, ou signal
donnant l'état que doit prendre le moteur.
L'actionneur de la figure 1 est représenté par la référence globale (A), et il contient les éléments principaux suivants
- un bloc de comparaison (1 > ;
- un bloc de commande (2);
- un étage de puissance (3);
- une horloge interne (4);
- un convertisseur numérique/analogique (5)
- un bloc de communication (6);
- un régulateur de tension (7);
- un moteur pas à pas (8); et
- un capteur potentiométrique de position (9).
- un bloc de comparaison (1 > ;
- un bloc de commande (2);
- un étage de puissance (3);
- une horloge interne (4);
- un convertisseur numérique/analogique (5)
- un bloc de communication (6);
- un régulateur de tension (7);
- un moteur pas à pas (8); et
- un capteur potentiométrique de position (9).
Le bloc de comparaison (1) reçoit deux signaux (Sl) et (S2), (S1) étant la consigne de position alors que (S2) reflète la position réelle de l'actionneur (A) telle que mesurée par le capteur potentiométrique (9). Ces signaux sont reçus sous forme de tensions analogiques.
Ils sont traités par deux amplificateurs différentiels (10) (11) disposés en parallèle, amplifiant avec un gain élevé la différence entre la tension de consigne et la tension de position réelle. L'amplificateur (10) traite la différence de tension lorsqu'elle est positive, alors que l'amplificateur (11) effectue la même fonction lorsque la différence est négative.
Le gain de chacun de ces amplificateurs (10,11) est élevé, de sorte que les deux étages parallèles fonctionnent en mode saturé. Les tensions de sortie référencées (VOUt) sont en opposition de phase, et elles obéissent à un tracé apparaissant en figure 2. Elles sont maximales ou minimales (Vmax,
Vmin) lorsque les valeurs des signaux d'entrée (S1) et (S2) sont éloignées l'une de l'autre. Ces étages indiquent en fait si l'actionneur (A) est en position supérieure ou inférieure à la consigne.
Vmin) lorsque les valeurs des signaux d'entrée (S1) et (S2) sont éloignées l'une de l'autre. Ces étages indiquent en fait si l'actionneur (A) est en position supérieure ou inférieure à la consigne.
En sortie, les résistances (R9) et (R10) additionnent et moyennent les tensions issues des amplificateurs (10) et (11). Leur point commun est source de l'information appelée (Vs), qui est l'un des signaux d'entrée de l'étage amplificateur ultérieur (12). La forme du signal (Vs) apparaît en figure 3. Les lignes en trait pointillé verticales délimitent une zone centrale (Zi) de fonctionnement linéaire, et des zones latérales (Z2) de fonctionnement saturé.
II en va de même pour la figure 2, à propos du signal (VOUt)
L'étage regroupé autour de l'amplificateur (12) détermine en fait l'erreur acceptable entre la consigne et la position réelle. Ainsi que cela apparaît en figure 4, il intègre au surplus un hystérésis permettant de stabiliser le fonctionnement de la commande de l'actionneur (A). II y a en fait trois types de zones distinctes : une zone Y1 correspondant au moteur stoppé, des zones intermédiaires Y2 qui sont les zones d'hystérésis, et des zones latérales Y3 correspondant au moteur entrainé. L'information (Vem) issue de cet étage est donc d'allure binaire, et peut être interprétée comme suit:
- niveau logique 1 position de consigne non encore atteinte, le moteur
(8) doit être entraîné.
L'étage regroupé autour de l'amplificateur (12) détermine en fait l'erreur acceptable entre la consigne et la position réelle. Ainsi que cela apparaît en figure 4, il intègre au surplus un hystérésis permettant de stabiliser le fonctionnement de la commande de l'actionneur (A). II y a en fait trois types de zones distinctes : une zone Y1 correspondant au moteur stoppé, des zones intermédiaires Y2 qui sont les zones d'hystérésis, et des zones latérales Y3 correspondant au moteur entrainé. L'information (Vem) issue de cet étage est donc d'allure binaire, et peut être interprétée comme suit:
- niveau logique 1 position de consigne non encore atteinte, le moteur
(8) doit être entraîné.
- niveau logique 0 : position de consigne atteinte, le moteur (8) doit être
stoppé.
stoppé.
L'hystérésis permet la stabilisation du montage en ce que des phases successives d'arrêt et de mise en marche sont évitées lorsque la tension de sortie (Vem) atteint son seuil de transition.
Cet étage fonctionne en réalité en bascule bistable grâce à sa réaction positive, et du fait que l'entrée négative est bien stabilisée en tension. La sortie délivre en fait le signal d'état du moteur, signal utilisé comme on le verra dans la logique combinatoire en sortie du bloc de commande (2), car il indique si l'actionneur (A) a atteint sa consigne.
Le bloc de commande (2) repose sur une double bascule D (13, 14), principalement associée à deux portes OU EXCLUSIF (15,16) > aboutissant à générer le cycle de commande des pas du moteur (8).
En entrée, le bloc de commande (2) reçoit un signal (Vrm) dérivé de (Vout), transmis via un inverseur (17) avec trigger de Schmitt qui sert également à remettre en forme le signal pour lui permettre d'attaquer un étage binaire, à savoir le bloc de commande (C), et plus particulièrement les deux portes (15, 16) qui constituent son entrée. Cet inverseur (17) sert également d'adaptateur, la tension d'alimentation entre les deux étages étant différente. II a donc un rôle important quant à la stabilité de l'ensemble.
Le signal indique le sens de rotation du moteur, et est par exemple issu de l'amplificateur différentiel (11). Ce seul signal suffit à définir le sens de rotation, car en dehors de la plage ou (Vem) est au niveau logique 0, les signaux (VOUt) de (11) et (12) sont en opposition de phase. Par conséquent, un seul de ces signaux suffit à définir le sens de rotation que le moteur (8) doit prendre pour se rapprocher de la position théorique de consigne.
Chacune des deux portes OU EXCLUSIF (15, 16) reçoit en outre en entrée le signal de sortie et de la bascule D à laquelle elle n'est pas reliée. Le résultat logique est dans les deux cas connecté à l'entrée D des bascules, après avoir été inversé via l'inverseur (18) dans un cas.
Les entrées PRE et CLR des bascules D étant toujours au niveau logique haut, L'horloge (4) définit seule la cadence du changement d'état des sorties Q de chaque bascule, toujours inverses l'une de l'autre. II en va de même pour les sortie Q.
Ces quatre sorties sont ensuite connectées aux entrées de quatre portes
ET correspondantes, également connectées au signal (vert), voire à un signal (STOP) provenant du bloc de communication optionnel (6).
ET correspondantes, également connectées au signal (vert), voire à un signal (STOP) provenant du bloc de communication optionnel (6).
Si le signal (Vem) est à 1, les transistors de puissance (T1) à (T4) de l'étage de puissance (3) sont validés par paire à la cadence fixée par l'horloge (4). Cela génère une séquence de pilotage de type "deux phases
ON", ce qui signifie que lorsque le moteur (8) tourne, chacune des bobines moteur a un demi-enroulement alimenté. Ceci ne constitue bien entendu qu'un exemple de mode de fonctionnement de moteur pas à pas parmi d'autres. Ainsi, on peut envisager d'autres solutions combinatoires permettant de piloter des moteurs pas à pas unipolaires ou bipolaires selon d'autres modes.
ON", ce qui signifie que lorsque le moteur (8) tourne, chacune des bobines moteur a un demi-enroulement alimenté. Ceci ne constitue bien entendu qu'un exemple de mode de fonctionnement de moteur pas à pas parmi d'autres. Ainsi, on peut envisager d'autres solutions combinatoires permettant de piloter des moteurs pas à pas unipolaires ou bipolaires selon d'autres modes.
II est à noter qu'en cas de passage à O du signal (Vem), les transistors de puissance (Tî) à (T4) sont maintenus dans un état de repos défini, empêchant par conséquent le moteur (8) de tourner.
Le moteur (8) est mécaniquement relié au capteur potentiométrique (9), délivrant un signal analogique (une tension S2) reflétant la position de l'actionneur (A). II peut par exemple s'agir d'un capteur angulaire résistif coopérant avec l'arbre dudit moteur (8).
Le signal (S1) a été représenté en sortie du bloc (5), et défini comme étant analogique, de manière à pouvoir être traité, en parallèle avec (S2), par les amplificateurs différentiels (10, 11). Toutefois, il est à noter que lorsque la consigne de position est envoyée par une centrale de calcul, elle est actuellement de préférence codée en série sous une forme numérique, voire intégrée à une information plus générale au moyen d'un protocole de multiplexage. L'information, ainsi véhiculée sur un unique conducteur, conduit à une grande fiabilité de l'information, et à une réduction des coûts de fabrication.
II est alors nécessaire d'ajouter au moins un bloc convertisseur numérique/analogique (5) si le signal est émis numériquement sur un faisceau parallèle, auquel on adjoindra un bloc de communication (6) si le signal numérique est codé en série.
Dans ce cas, il peut également contenir une information sur l'adresse de l'actionneur (A) auquel l'information de consigne est destinée. Le codage de l'adresse de l'actionneur apparaît en ADO à AD3.
Ce bloc (6) décode l'adresse, transforme la consigne en une donnée parallèle (DO à D5), laquelle est envoyée vers le convertisseur (5) qui la transforme en une donnée analogique (S1) prête à être traitée par le circuit en aval.
L'actionneur (A) peut également comporter un régulateur de tension (7), uniformisant la tension de référence dans l'ensemble du circuit, et la rendant compatible avec les exigences de fonctionnement des composants.
Le multiplexage précité offre de plus l'avantage de permettre à l'actionneur de répondre aux commandes du calculateur central et notamment de lui fournir le moyen de diagnostiquer le fonctionnement du système. II est en outre également possible d'intégrer des fonctionnalités supplémentaires, telle que la commande d'arrêt immédiat du moteur (signal (STOP) du bloc de communication (6)), reliée aux portes ET en sortie du bloc de commande (2).
A l'extérieur de l'actionneur, on a représenté un bloc (B) comportant trois conducteurs : il s'agit classiquement de la tension de fonctionnement, de la masse et du signal véhiculant l'information ou les informations essentielles de fonctionnement. En l'espèce, ces informations sont véhiculées sur un seul conducteur, et par conséquent codées en série.
Le circuit référencé (C) et expliqué dans les pages qui précèdent est réalisé sur un seul composant monolithique du type ASIC, et peut comporter les différentes variantes mentionnées, ainsi que celles qui entrent dans les connaissances de l'homme de l'art connaissant les fonctions à réaliser.
Claims (13)
1. Actionneur électromécanique (A) pas à pas asservi en position, destiné à la commande du déplacement d'un organe mécanique relié à un moteur pas à pas (8) intégré à l'actionneur, à partir d'un signal fournissant une consigne de position (S1) pour ledit organe,
caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (C) de commande et d'asservissement en logique câblée, traitant au moins ledit signal (S1) de consigne de position et un signal (S2) reflétant la position réelle de l'actionneur (A), la sortie dudit circuit (C) alimentant les bobines dudit moteur (8) afin de le faire tourner dans un sens qui conduit à réduire l'écart mesuré entre le signal de consigne (S1) et le signal de position réelle (S2), si ledit écart est supérieur à une valeur prédéterminée, et cessant de les alimenter dans le cas contraire.
2. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur potentiométrique (9) relié à l'arbre du moteur (8) ou à une partie mobile située en sortie dudit moteur (8), transmettant un signal analogique (S2) reflétant la position réelle de l'actionneur (A).
3. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur potentiométrique (9) est un capteur angulaire de type potentiomètre résistif.
4. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit électronique (C) de commande et d'asservissement comporte au moins un bloc de comparaison (1) entre les signaux de consigne de position (S1) et de position réelle (S2), un bloc de commande (2) du moteur (8), séquencé par une horloge (4) et un bloc de puissance (3), disposé en sortie du bloc de commande (2), et relié aux bobines du moteur pas à pas (8).
5. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le bloc de comparaison (1) comporte deux étages amplificateurs différentiels (10, 1 1 ) à haut gain disposés en parallèles, chacun desdits étages (10, 11) traitant la différence entre lesdits signaux inverse de celle que traite
L'autre étage (11, 10), leurs sorties étant reliées à un étage ultérieur (12) déterminant l'erreur acceptable entre la consigne (S1) et la position réelle (S2).
6. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit étage ultérieur est une bascule bistable à amplificateur opérationnel (12), fonctionnant avec un hystérésis fournissant un signal (vert) d'allure binaire indiquant l'état que doit prendre le moteur (8).
7. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bloc de commande (2) comporte deux bascules D (13, 14) dont les entrées sont reliées aux sorties de deux portes OU EXCLUSIF (15, 16) dont l'une est inversée (18), ces portes (15, 16) étant chacune commandée d'une part par un signal (V,) donnant le sens de rotation du moteur pas à pas (8), issu d'un des étages amplificateur différentiel (10, 11), et d'autre part par la sortie Q de la bascule D (14, 13) à laquelle elle n'est pas reliée, L'étage de sortie de ce bloc (2) étant au surplus constitué par des portes ET à au moins deux entrées, reliées d'une part audit signal binaire (vert) donnant l'état que doit prendre le moteur (8) et d'autre part aux sorties Q et Q des bascules D (13, 14).
8. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étage de puissance (3) est constitué par des transistors de puissance (T1, T2, T3, T4) reliés d'une part aux sorties desdites portes ET, et d'autre part aux bobinages du moteur pas à pas (8).
9. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de conversion numérique/analogique (5), intégré entre l'entrée du circuit (C) recevant ledit signal et l'entrée des amplificateurs différentiels (10, 11) dans le cas où le signal de consigne de position (S1) est numérique.
10. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte au surplus, entre ladite entrée du circuit (C) recevant le signal numérique de position et le convertisseur numérique/analogique (5), un bloc de communication (6) utilisé lorsque la consigne de position est codée en série sous une forme binaire et intégrée à un protocole de multiplexage permettant de piloter plusieurs actionneurs distingués par leurs adresses, ledit bloc (6) permettant d'interpréter le signal complexe et de générer le signal numérique de consigne de position (S1) à destination du convertisseur numérique / analogique (5).
11. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit bloc de communication (6) comporte une sortie générant un signal STOP d'arrêt du moteur pas à pas (8), ladite sortie étant connectée à une entrée supplémentaire des portes ET situées en sortie du bloc de commande (2).
12. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit électronique (C) comporte un régulateur de tension (7).
13. Actionneur électromécanique (A) pas à pas selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit électronique (C) est réalisé sur un seul composant monolithique incluant tous les circuits et composants.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR9711461A FR2768275B1 (fr) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Actionneur electromecanique pas a pas asservi en position |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9711461A FR2768275B1 (fr) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | Actionneur electromecanique pas a pas asservi en position |
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ID=9511093
Family Applications (1)
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| FR (1) | FR2768275B1 (fr) |
Citations (6)
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1997
- 1997-09-11 FR FR9711461A patent/FR2768275B1/fr not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2768275B1 (fr) | 1999-11-05 |
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