FR2790885A1 - Tracking rotation of direct current motors used in motor vehicle for ventilation or heating, has detector sensing oscillation of impedance of motor due to commutations of connecting brushes - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative aux dispositifs pour le suivi de laThe present invention relates to devices for monitoring the
rotation d'un moteur àmotor rotation
courant continu.direct current.
Elle trouve notamment avantageusement application pour la commande de moteurs électriques de ventilation, climatisation ou chauffage à l'intérieur d'habitacles de véhicules automobiles ou encore pour la commande de fenêtres de portières de véhicules automobiles. Classiquement, les dispositifs utilisés à ce jour pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu utilisent des potentiomètres de recopie permettant de connaître le déplacement ou la position It is particularly advantageously applicable for the control of electric motors for ventilation, air conditioning or heating inside passenger compartments of motor vehicles or also for the control of window doors of motor vehicles. Conventionally, the devices used to date for monitoring the rotation of a DC motor use feedback potentiometers making it possible to know the displacement or the position
absolue d'un volet relié à l'arbre du moteur. absolute of a shutter connected to the motor shaft.
Ainsi que l'illustre la figure 1, une telle solution nécessite néanmoins cinq fils de connexion par positionneur, à savoir deux fils pour la commande du moteur (référencé par M) et trois fils de connexion au As illustrated in FIG. 1, such a solution nevertheless requires five connection wires per positioner, namely two wires for controlling the motor (referenced by M) and three connection wires to the
potentiomètre (référence par P).potentiometer (reference by P).
Un but de l'invention est de proposer un autre dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu, et en particulier de proposer un dispositif de ce type permettant de limiter le nombre de fils de An object of the invention is to propose another device for monitoring the rotation of a DC motor, and in particular to provide a device of this type making it possible to limit the number of wires of
connexion nécessités.connection requirements.
On pourrait penser à effectuer le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu au moyen d'une One could think of monitoring the rotation of a DC motor by means of a
mesure de la tension d'alimentation de celui-ci. measurement of the supply voltage thereof.
Toutefois, cette tension d'alimentation est susceptible de subir dans le temps des fluctuations importantes qui sont fonction notamment des variations de température externe, du vieillissement de la batterie, etc. Un but de l'invention est de proposer une solution de suivi de la rotation d'un moteur en s'affranchissant However, this supply voltage is liable to undergo significant fluctuations over time which are a function in particular of variations in external temperature, aging of the battery, etc. An object of the invention is to propose a solution for monitoring the rotation of an engine by avoiding
des fluctuations de la tension de la batterie. fluctuations in battery voltage.
Un autre but encore de l'invention est de proposer un dispositif de suivi de rotation qui est encore Yet another object of the invention is to propose a rotation tracking device which is also
simplifié et d'un coût moindre.simplified and lower cost.
A cet effet, l'invention propose un dispositif pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter les oscillations de l'impédance du moteur dues aux commutations du (ou des) balai(s) connecteur(s), ainsi que des moyens pour compter ces oscillations To this end, the invention provides a device for monitoring the rotation of a DC motor, characterized in that it comprises means for detecting the oscillations of the motor impedance due to the switching of the (or ) connector brush (es), as well as means for counting these oscillations
lorsque le moteur est commandé.when the engine is controlled.
Un tel dispositif permet de prendre en compte à la fois le courant et la tension d'alimentation du moteur (mesure d'impédance) tout en étant insensible à la Such a device makes it possible to take into account both the current and the supply voltage of the motor (impedance measurement) while being insensitive to the
fluctuation de la tension de la batterie. fluctuation in battery voltage.
En outre, un dispositif du type précité présente l'avantage d'être fiable, de pouvoir être réalisé par des circuits qui sont particulièrement simples et qui peuvent être facilement intégrés dans un montage d'alimentation préexistant, sans nécessiter de In addition, a device of the aforementioned type has the advantage of being reliable, of being able to be produced by circuits which are particularly simple and which can be easily integrated into a pre-existing supply assembly, without requiring any
modifications de ce circuit d'alimentation. modifications to this supply circuit.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention ressortiront encore de la description qui the invention will become more apparent from the description which
suit. Cette description est purement illustrative et non follows. This description is purely illustrative and not
limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, déjà analysée, illustre un dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu de l'art antérieur; - la figure 2 est un schéma illustrant un dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 3 est un schéma illustrant un dispositif conforme à un autre mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 4 est un schéma du détecteur de gradient des dispositifs des figures 2 et 3; la figure 5 est un schéma d'un filtre passe bande qui peut être prévu en entrée du détecteur de gradient de la limiting. It should be read with reference to the appended drawings in which: - Figure 1, already analyzed, illustrates a device for monitoring the rotation of a DC motor of the prior art; - Figure 2 is a diagram illustrating a device for monitoring the rotation of a DC motor according to a possible embodiment of the invention; - Figure 3 is a diagram illustrating a device according to another possible embodiment of the invention; - Figure 4 is a diagram of the gradient detector of the devices of Figures 2 and 3; FIG. 5 is a diagram of a bandpass filter which can be provided at the input of the gradient detector of the
figure 4.figure 4.
Sur la figure 2, on a représenté un moteur à courant continu M monté entre la masse et une borne au niveau de laquelle est injectée une tension +Vs d'alimentation. On a également représenté sur cette figure 2, une résistance Rm de petite valeur ohmique, par exemple de 1 Ohm pour un moteur de 33 Ohms de In Figure 2, there is shown a DC motor M mounted between ground and a terminal at which is injected a voltage + Vs supply. Also shown in this figure 2, a resistance Rm of small ohmic value, for example of 1 Ohm for a motor of 33 Ohms of
résistance interne.internal resistance.
Cette résistance Rm ne correspond pas nécessairement à un composant particulier, mais peut par exemple correspondre à la résistance parasite entre le moteur et la borne d'alimentation précité ou encore à la résistance de diodes d'un pont en H de commande ou encore à la résistance d'une cellule de filtrage (RC) de This resistance Rm does not necessarily correspond to a particular component, but can for example correspond to the parasitic resistance between the motor and the aforementioned supply terminal or also to the resistance of diodes of a control H-bridge or to the resistance of a filter cell (RC) of
l'alimentation générale de la carte électronique. the general supply of the electronic card.
Le dispositif pour le suivi de la rotation de ce moteur à courant continu M comporte un amplificateur différentiel 1 sur les entrées duquel est injectée d'une part la tension aux bornes du moteur M et d'autre parte la tension en sortie d'un pont la diviseur de tension monté entre la borne sur laquelle est injectée la The device for monitoring the rotation of this DC motor M comprises a differential amplifier 1 on the inputs of which is injected on the one hand the voltage at the terminals of the motor M and on the other hand the voltage at the output of a bridge the voltage divider mounted between the terminal on which the
tension +Vs et la masse.voltage + Vs and ground.
A titre d'exemple, la résistance de la branche de ce pont diviseur de tension qui est reliée à la borne d'alimentation à la tension +Vs (résistance R4) est égale à 15 Kilos Ohms; la résistance de sa branche As an example, the resistance of the branch of this voltage divider bridge which is connected to the supply terminal at the voltage + Vs (resistance R4) is equal to 15 Kilos Ohms; the resistance of its branch
qui est reliée à la masse est égale à 390 Ohms. which is connected to ground is equal to 390 Ohms.
Le dispositif pour le suivi de la rotation du moteur à courant continu comporte également un détecteur de gradient 2 qui reçoit la tension en sortie de The device for monitoring the rotation of the DC motor also includes a gradient detector 2 which receives the voltage at the output of
l'amplificateur 1.amplifier 1.
Ce détecteur de gradient 2 convertit le signal This gradient detector 2 converts the signal
amplifié en impulsions.amplified in pulses.
En variante, ainsi qu'illustré par la figure 3, la tension qui est envoyée sur la première entrée de l'amplificateur 1 peut être celle aux bornes d'un circuit d'attaque D qui est par exemple un pont d'interrupteurs en H permettant la commande dudit moteur As a variant, as illustrated in FIG. 3, the voltage which is sent to the first input of the amplifier 1 can be that across a driving circuit D which is for example a bridge of switches at H allowing the control of said motor
M dans les deux sens.M in both directions.
On notera que l'on a également représenté sur la figure 3 un condensateur C de découplage. Ce condensateur C constitue avec la résistance Rm la cellule de filtrage et de protection du circuit d'attaque. Il est par exemple d'une valeur caoacitive Note that there is also shown in Figure 3 a decoupling capacitor C. This capacitor C constitutes with the resistance Rm the filtering and protection cell of the driving circuit. It is for example of a caoacitive value
de 10 nF.10 nF.
Que ce soit dans le cas o la tension envoyée sur la première entrée de l'amplificateur différentiel est celle du moteur ou celle de son circuit d'attaque, un condensateur de découplage (C2 sur la figure 3) est avantageusement relié à l'autre entrée de l'amplificateur différentiel 1. A titre d'exemple, ce condensateur C2 de découplage peut avoir une valeur de nF. L'amplificateur 1 est de type classique. Il est par exemple constitué par un amplificateur opérationnel connecté en amplificateur différentiel. Un exemple de réalisation possible pour le Whether in the case where the voltage sent to the first input of the differential amplifier is that of the motor or that of its drive circuit, a decoupling capacitor (C2 in Figure 3) is advantageously connected to the other input of the differential amplifier 1. By way of example, this decoupling capacitor C2 can have a value of nF. Amplifier 1 is of the conventional type. It is for example constituted by an operational amplifier connected as a differential amplifier. An example of possible realization for the
détecteur de gradient 2 est illustré sur la figure 4. gradient detector 2 is illustrated in figure 4.
Ce détecteur de gradient 2 comporte un filtre passe This gradient detector 2 has a pass filter
bas 4 et un comparateur de tension 5. bottom 4 and a voltage comparator 5.
Le filtre passe bas comporte une résistance Rl qui reçoit d'un côté la tension à convertir et qui, à son autre extrémité, est reliée à la masse par The low-pass filter comprises a resistor R1 which receives on one side the voltage to be converted and which, at its other end, is connected to ground by
l'intermédiaire d'un condensateur Cl. through a capacitor Cl.
La résistance Ri a par exemple une valeur de 47 Kn. The resistance Ri has for example a value of 47 Kn.
Le condensateur Cl a par exemple une capacité de 10 nF. Ce filtre passebas 4 pourrait bien entendu The capacitor C1 has for example a capacity of 10 nF. This lowpass filter 4 could of course
avantageusement être remplacé par un filtre passe-bande. advantageously be replaced by a bandpass filter.
Un tel filtre passe-bande permet notamment, dans le cas o la résistance Rm est faible, d'obtenir une amplitude Such a bandpass filter makes it possible in particular, in the case where the resistance Rm is low, to obtain an amplitude
suffisante en dehors du spectre de bruit. sufficient outside the noise spectrum.
Un exemple de réalisation possible pour un tel An example of possible realization for such
filtre passe-bande est illustré sur la figure 5. bandpass filter is illustrated in figure 5.
Il comporte un amplificateur opérationnel 7 dont l'entrée non inverseuse est reliée à la masse et dont It includes an operational amplifier 7 whose non-inverting input is connected to ground and whose
l'entrée inverseuse est reliée à un condensateur C4 lui- the inverting input is connected to a capacitor C4 itself
même relié à la sortie de l'amplificateur 1 par une résistance R6. Un condensateur C5 est monté entre d'une part le point commun à la résistance R6 et au condensateur C4 et d'autre part la sortie de even connected to the output of amplifier 1 by a resistor R6. A capacitor C5 is mounted between on the one hand the point common to the resistor R6 and to the capacitor C4 and on the other hand the output of
l'amplificateur opérationnel 7.operational amplifier 7.
Une résistance R7 est montée entre l'entrée inverseuse de l'amplificateur 7 et sa sortie. La capacité des condensateurs C4 et C5 est par exemple respectivement de 22 nF et 100 nF, les résistances R6 et R7 étant respectivement de 22 Kilos Ohms et 120 Kilos A resistor R7 is mounted between the inverting input of amplifier 7 and its output. The capacitance of the capacitors C4 and C5 is for example respectively 22 nF and 100 nF, the resistors R6 and R7 being respectively 22 Kilos Ohms and 120 Kilos
Ohms (filtre passe-bande 80 Hz).Ohms (80 Hz bandpass filter).
En se référant à nouveau à la figure 4, le comparateur de tension 5 comporte quant à lui un amplificateur opérationnel 6 qui reçoit sur son entrée inverseuse la tension en sortie du filtre passe bas 4, c'est-àdire au point commun entre le condensateur CI et Referring again to FIG. 4, the voltage comparator 5 comprises an operational amplifier 6 which receives on its inverting input the voltage at the output of the low pass filter 4, that is to say at the common point between the capacitor CI and
la résistance Rl.resistance Rl.
Son entrée non inverseuse est reliée audit point Its non-inverting input is connected to said point
commun par l'intermédiaire d'une résistance R2. common via an R2 resistor.
Elle est en outre reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R3 et d'un condensateur It is also connected to ground via a resistor R3 and a capacitor
C2 montés en parallèle.C2 mounted in parallel.
Elle est également reliée à sa sortie par It is also connected to its output by
l'intermédiaire d'un condensateur C3. through a capacitor C3.
La résistance R2 est par exemple de 10 KQ, la The resistance R2 is for example 10 KQ, the
résistance R3 étant de 1 MQ.resistance R3 being 1 MQ.
Le condensateur C2 est d'une valeur capacitive de nF, tandis que le condensateur C3 est d'une valeur Capacitor C2 has a capacitive value of nF, while capacitor C3 has a value
capacitive de 4,7 nF.capacitive of 4.7 nF.
A titre illustratif, les tensions amplifiée et impulsionnelle en sortie de l'amplificateur 1 et du convertisseur 2 ont été représentées sur les figures 2 à 4. La tension en sortie du convertisseur 2 est envoyée en entrée d'un microcontrôleur (non représenté)qui permet de décompter le nombre d'impulsions de ladite tension. A titre d'exemple, un tel dispositif peut être utilisé pour le suivi du déplacement d'un volet dans un By way of illustration, the amplified and pulse voltages at the output of the amplifier 1 and of the converter 2 have been shown in FIGS. 2 to 4. The voltage at the output of the converter 2 is sent to the input of a microcontroller (not shown) which allows to count the number of pulses of said voltage. For example, such a device can be used to monitor the movement of a shutter in a
système de climatisation ou de chauffage. air conditioning or heating system.
Par exemple, à la mise sous tension du moteur M, le volet est basculé dans un sens de rotation donné jusqu'à For example, when the motor M is energized, the flap is tilted in a given direction of rotation until
une première butée.a first stop.
L'arrivée en butée est détectée par le micro- The arrival at the stop is detected by the micro-
contrôleur lorsque la tension que celui-ci reçoit du controller when the voltage it receives from
convertisseur ne présente plus d'impulsions. converter no longer has pulses.
Le micro-contrôleur commande alors le moteur M pour qu'il bascule le volet dans l'autre sens jusqu'à la The microcontroller then controls the motor M so that it switches the shutter in the other direction until the
deuxième butée.second stop.
Il décompte le nombre d'impulsions entre l'une et It counts the number of pulses between one and
l'autre des deux butées.the other of the two stops.
Une fois ce nombre d'impulsions déterminé, la phase d'initialisation est terminée et le système est prêt à Once this number of pulses has been determined, the initialization phase is complete and the system is ready to
être utilisé.to be used.
Lorsqu'une nouvelle position est commandée pour le volet, le microcontrôleur traduit cette nouvelle When a new position is ordered for the shutter, the microcontroller translates this new
position en un nombre de pas de déplacement. position in a number of displacement steps.
Par exemple, pour positionner le volet au milieu des deux butées, il commande le déplacement du volet pour que celui-ci se trouve à un nombre de pas égal à For example, to position the shutter in the middle of the two stops, it controls the movement of the shutter so that it is at a number of steps equal to
PM/2 par rapport aux butées.PM / 2 with respect to the stops.
De façon plus générale, lorsqu'une rotation d'un angle donné est commandé, le micro-contrôleur fait tourner le moteur d'un nombre d'impulsions qui correspond au nombre d'impulsions entre l'une et l'autre des deux positions extrêmes multiplié par le rapport entre ledit angle et l'angle de rotation entre lesdites More generally, when a rotation of a given angle is controlled, the microcontroller rotates the motor by a number of pulses which corresponds to the number of pulses between one and the other of the two positions extremes multiplied by the ratio between said angle and the angle of rotation between said
positions extrêmes.extreme positions.
Ainsi, avec le dispositif qui vient d'être décrit, la rotation du moteur est suivie numériquement et non Thus, with the device which has just been described, the rotation of the motor is followed digitally and not
plus par un dispositif analogique de type potentiomètre. more by an analog device of potentiometer type.
Dans le cas d'un moteur à courant continu commandé par un circuit d'attaque à interrupteur(s), la tension dans laquelle les oscillations sont détectées est la In the case of a DC motor controlled by a driver circuit with switch (s), the voltage in which the oscillations are detected is the
tension d'alimentation de ce circuit d'attaque. supply voltage of this drive circuit.
Le dispositif pour la commande d'un moteur à courant continu comporte des moyens d'initialisation qui, à la mise sous tension du moteur, commandent la rotation du moteur d'une de ces positions extrêmes à l'autre et déterminent le nombre d'oscillations entre The device for controlling a DC motor comprises initialization means which, when the motor is switched on, control the rotation of the motor from one of these extreme positions to the other and determine the number of oscillations between
ces deux positions.these two positions.
Claims (10)
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| ST | Notification of lapse |