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Etre
(17)
[7][_]
Est-a
(9)
[8][_]
CL 1
(6)
[9][_]
CL 2
(5)
[10][_]
DANS
(2)
[11][_]
HEF
(2)
[12][_]
Tric
(1)
[13][_]
Clc
(1)
[14][_]
PMM
(1)
[15][_]
Physical
(19/ 30)
[16][_]
2 N
(7)
[17][_]
1 l
(3)
[18][_]
4 min
(3)
[19][_]
4 N
(2)
[20][_]
1 ampere
(1)
[21][_]
2 ampere
(1)
[22][_]
2 lt/N
(1)
[23][_]
2,44 msec
(1)
[24][_]
1 sec
(1)
[25][_]
5 Volts
(1)
[26][_]
de 1,5 Volts
(1)
[27][_]
12 msec
(1)
[28][_]
0,49 msec
(1)
[29][_]
0,12 msec
(1)
[30][_]
1,46 msec
(1)
[31][_]
0,61 msec
(1)
[32][_]
2,93 msec
(1)
[33][_]
3 J
(1)
[34][_]
1 min
(1)
[35][_]
Molecule
(2/ 4)
[36][_]
DES
(2)
[37][_]
platinum
(2)
[38][_]
Disease
(1/ 1)
[39][_]
Tic
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521799A1
Family ID 2021898
Probable Assignee Portescap
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE PAS A PAS
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR
ELECTRIQUE PAS A PAS.
DANS LE DISPOSITIF DECRIT, UN CIRCUIT DE COMMUTATION CC PERMET DE
CONNECTER LES BOBINES DE DEUX PHASES B, B QUI NE SONT PAS ALIMENTEES
SIMULTANEMENT, A UNE SOURCE DE TENSION V OU A UN CIRCUIT DE DETECTION
CD. UN CIRCUIT LOGIQUE CL, CL, CL, COMMANDE PAR UNE SOURCE DE SIGNAUX
D'HORLOGE G ET PAR UN GENERATEUR D'IMPULSIONS DE COMMANDE PROGRAMMEES
PG, FOURNIT A SON TOUR DES SIGNAUX DE COMMANDE AUX CIRCUITS CC ET CD.
LE DISPOSITIF EST AGENCE POUR REALISER UN ASSERVISSEMENT DU MOTEUR EN
FONCTION DE LA VITESSE ET DE LA POSITION DU ROTOR A DIFFERENTS MOMENTS
DU CYCLE DE COMMANDE SELON UN PROGRAMME DETERMINE.
L'INVENTION S'APPLIQUE A DES MOTEURS PAS A PAS DI- OU POLYPHASE ET
PERMET D'ECONOMISER UN MAXIMUM D'ENERGIE ELECTRIQUE TOUT EN ASSURANT
UN FONCTIONNEMENT PARFAIT MEME DANS LE CAS DE MOTEURS A TOLERANCES DE
FABRICATION RELATIVEMENT LARGES.
Description
_________________________________________________________________
1 22 799
DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE PAS A PAS
La presente invention concerne un dispositif de commande d'un moteur
electrique di-ou polyphase a fonctionnement pas a pas comportant un
rotor aimante et au moins deux circuits magnetiques de stator separes,
couples chacun avec au moins une bobine electrique Plus
particulierement, l'invention concerne un dispositif de commande
comportant une source d'energie electrique, agencee pour pouvoir etre
reliee, par l'intermediaire d'un circuit de commutation, aux bobines
de chacun des circuits de stator separes pour leur fournir des
impulsions de commande, un generateur d'impulsions commande par une
source de signaux d'horloge pour fournir des impulsions de commande
programmees faisant partie d'au moins une serie programmee, un circuit
de detection dont au moins une entree est agencee pour pouvoir
etre connectee, par l'intermediaire du circuit de com-
mutation, auxdites bobines de chacun des circuits de stator separes,
ce circuit de detection comportant au moins un circuit integrateur
muni d'un dispositif de remise a zero et au moins un premier circuit
comparateur agence pour comparer, au moins temporairement, le signal
de sortie du circuit integrateur avec une premiere valeur de reference
de position, ainsi qu'un circuit logique de commande connecte par ses
entrees a la source de signaux d'horloge, au generateur d'impulsions
et aux sorties du
circuit de detection, ce circuit logique de commande four-
nissant, a ses sorties,des signaux de commande de com-
mutation aux entrees du circuit de commutation,et des
signaux de commande de detection au circuit de detection.
Un tel dispositif de commande est decrit dans la demande de brevet
francais No 81 02 180 Il vise notamment a faire fonctionner un moteur
pas a pas du type susmentionne, plus
33 particulierement un moteur d'horlogerie, au moyen d'impul-
-2 -
sions de courant d'entrainement de duree limitee, genera-
lement plus courte, a amplitude donnee, que la duree maximale
necessaire pour assurer le fonctionnement dans le 'cas le plus
defavorable pouvant se presenter dans une serie de moteurs, du fait
des ecarts dans les caracteris- tic magnetiques, mecaniques et
electriques de ces moteurs Il permet ainsi de realiser une certaine
economie d'energie electrique et de prolonger en consequence la duree
de vie des piles utilisees pour l'alimentation de
tels moteurs.
Il s'avere toutefois que l'economie pouvant etre obtenue au moyen d'un
dispositif de commande tel que decrit ci-dessus, demeure assez limitee
et que les tolerances de fabrication doivent etre relativement
etroites pour assurer un
fonctionnement satisfaisant du moteur.
La presente invention a pour but d'ameliorer la commande des moteurs
du type concerne de facon a realiser, d'une part, une economie
maximale d'energie electrique consommee par le moteur et, d'autre
part, a permettre l'elargissement des tolerances de fabrication des
moteurs, tout en garantis
sant un fonctionnement pas a pas parfait de ceux-ci.
A cet effet, dans le dispositif de commande selon l'in-
vention, le circuit de detection comporte au moins un
deuxieme circuit comparateur pour comparer,au moins tempo-
rairement, un signal de vitesse provenant desdites bobines, avec une
valeur de reference de vitesse, et le circuit logique de commande est
agence pour commander le circuit de commutation en fonction des
signaux de sortie desdits circuits comparateurs de facon que le moteur
soit alimente a des instants determines par des impulsions de courant
d'entrainement de duree determinee, de facon a assurer le
fonctionnement souhaite du moteur.
3 _ 2521799
-3-
Selon une forme d'execution preferee, le circuit de detec-
tion comporte un troisieme circuit comparateur agence pour comparer le
signal de sortie de l'integrateur avec une oax Lieme valeur de
reference de position, le circuit logique de commande etant agence
pour commander le circuit de com- mutation de facon que le moteur soit
alimente, au besoin, a des instants determines,par des impulsions de
courant
de freinage.
Un tel dispositif de commande permet de faire fonctionner un moteur du
type mentionne plus haut avec un minimum d'energie electrique et de
telle facon que le passage d'un pas et d'un seul,sous l'effet de
chaque impulsion de commande,soit garanti D'autre partdes ecarts
importants dans les caracteristiques magnetiques, mecaniques et
electriques des moteurs deviennent acceptables sans que
le fonctionnement parfait des moteurs ne soit affecte.
L'invention sera mieux comprise a la lumiere de la description
d'une forme de realisation, donnee ci-apres a titre d'exemple et
illustree par les dessins annexes dans lesquels: la figure 1 est une
vue de dessus d'un moteur a rotor aimante tel qu'il peut etre utilise
en rapport avec le dispositif de commande selon l'invention, la figure
2 est une vue en coupe du moteur de la figure 1, selon la ligne brisee
II 1 l,
la figure 3 est-un diagramme schematique des flux et des-
couples apparaissant, en fonction de la position angulaire du rotor,
dans un moteur ideal selon-les figures 1 et 2, commande en mode
diphase, la figure 4 est un schema bloc d'un exemple-de realisation
_ 4 2521799
4 2 799
du dispositif de commande selon l'invention, les figures 5 a 7 sont
des schemas detailles des circuits de certaines parties du dispositif
selon la figure 4, la figure 8 est un schema bloc d'une autre partie
du dispositif de la figure 4, et la figure 9 est un schema decrivant
le fonctionnement du
dispositif de la figure 4.
Le moteur represente aux figures 1 et 2 comporte un rotor en forme de
disque 1, aimante axialement de facon a presenter
sur chacune de ses surfaces des poles magnetiques alterna-
tivement positifs et negatifs Les parties delimitees par des traits
pointilles et designes par N et S representent les poles apparaissant
sur la surface superieure de l'aimant multipolaire,soit dans le
present exemple N = 10 paires de poles La figure 1 montre en outre
deux elements de stator 2 et 3 formant des circuits magnetiques de
stator separes et comportant chacun une piece 4, 5 en forme de U, en
materiau hautement permeable, dont les extremites libres
forment les parties polaires du circuit magnetique cor-
respondant Des bobines 6, 7 sont enfilees sur une des branches de
chaque piece en forme de U et sont reliees a
un dispositif de commande non represente aux figures 1 et 2.
L'axe 8 du rotor et les elements de stator sont fixes sur une partie
de support 9, les pieces en forme de U s'engageant dans des rainures
de cette platinum et etant maintenues par
une partie annulaire 10, moulee avec la platinum 9.
Les elements de stator representes sont orientes radialement et
disposes de facon que les poles du rotor passent entre les parties
polaires de ces elements La distance angulaire entre ces elements est
de o&#x003C; = 117 et l'angle electrique
37 correspondant N Z = 1170 = 3 x 360 + 900.
-5- Le dispositif de commande selon l'invention peut commander un
moteur du type decrit en rapport avec les figures 1 et 2 en
fournissant des impulsions d'entrainement alternativement aux bobines
des circuits magnetiques associes aux deux phases selon un mode de
fonctionnement diphase bien connu. Ces deux phases sont designees
ci-apres par phase 1 et
phase 2 et les bobines correspondantes par b et b ( refe-
renciees 6 et 7 dans la figure 1), etant entendu que d'une facon
generale b 1 et b 2 peuvent etre constituees chacune de plusieurs
bobines associees a un nombre correspondant
ou inferieur de circuitsmagnetiques de stator.
La figure 3 montre les variations de flux et de couples relatives aux
deux phases 1 et 2 du moteur concerne,
suppose ideal, en fonction de l'angle de rotations du rotor.
La position de repos de depart du rotor a ete designee par et
correspond a un extremum du couple du au courant dans la phase 1 Soit
Cni 1 ce couple produit par ni 1 ampere-tours resultant d'un courant i
1 applique a la bobine bl Le rotor avance sous l'effet de ce couple et
se stabilise en un point 'Xo + Tr/2 N, position d'equilibre definie
par
le couple de verrouillage C 04 represente a la figure 3.
Ce couple de verrouillage est un couple d'origine purement magnetique
agissant sur le rotor en absence de courant et il presente une
frequence quadruple de celle du couple du au courant Le flux induit
par le mouvement du rotor dans le noyau de la bobine b 2 durant ce
premier pas, suit la courbe t a 2 ' selon la figure 3 En ce qui
concerne le courant d'entrainement il on suppose ici qu'il soit
constant et maintenu jusqu'au moment o le rotor passe par la position
d'equilibre % + t /2 N. Pour avancer d'un nouveau pas, on alimente de
facon similaire la bobine b 2, la bobine b 1 n'etant pas alimentee
pendant cette sequence En appliquant ni 2 ampere-tours a la bobine -6-
b 2, le rotor est soumis a un couple Cni 2 et il avance de nouveau
d'un angle de -it/2 N pour se stabiliser a la position d'equilibre
suivante 7 &+ R/ N Pendant ce mouvement,un
flux i al est induit par le rotor dans la bobine b 1.
Pour effectuer le pas suivant, la bobine b est alimentee par un
courant il, c'est-a-dire par un courant de sens contraire a celui qui
avait ete applique en-x', ce qui cree un couple designe par C-nil, la
bobine b 2 n'etant pas aliment durant cette sequence Enfin, pour le
quatrieme pas de ce cycle, la bobine b 2 est alimentee par un courant
-i 2 et produit un couple C-ni 2 Le fonctionnement se repete ensuite
de facon analoque au cycle decrit, le moteur etant alimente au point 4
+ 2 lt/N comme en -Co et
ainsi de suite avec la periode de 2 Z/N.
Le fonctionnement de principe qui vient d'etre decrit est modifie par
l'utilisation du dispositif de commande selon
l'invention sur la base des considerations suivantes.
On sait qu'il n'est pas necessaire de maintenir le courant
d'entrainement pendant toute la duree de l'avancement du
rotor, mais que celui-ci peut atteindre la position d'equi-
libre stable suivante sous l'effet d'une impulsion elec tric plus
courte, du fait de son energie cinetique et de la presence du couple C
04 qui agit dans le sens de l'avancement du rotor dans la deuxieme
moitie de l'angle de rotation d'un pas Il a donc ete propose
d'interrompre l'impulsion de commande des que le rotor a atteint une
certaine position,
telle que par exemple le point A indique sur la figure 3.
A cet effet,on utilise la tension induite dansla bobine non alimentee,
dans laquelle le flux magnetique varie par exemple selon 1 'a 2 et
l'on detecte le moment o l'integrale de cette tension atteint une
valeur de reference donnee,
34 pour couper le courant d'entrainement.
7- Il s'avere toutefois que les moteurs -fabriques en grande serie
presentent des variations assez importantes de leur caracteristiques,
cequi peut se traduire en particulier par une imprecision des
positions d'equilibre stable et une deformation de la courbe de
variation du couple de verrouillage par rapport au cas ideal d'une
variation sinusoidale telle que representee a la figure 3 Or, un
decalage de la position de repos, et donc du point de depart de
l'integration du signal induit, affecte fortement la determination de
l'instant de coupure du courant Par ailleurs, les variations des
caracteristiques magnetiques, mecaniques et electriques d'un moteur a
l'autre necessitent
une marge de securite importante dans la duree de l'impul-
sion de courant pour garantir le passage d'un pas dans le cas le plus
defavorable ce qui limite l'economie d'energie realisable En outre,
les moteurs ainsi commandes peuvent avoir une tendance a effectuer un
double pas, l'energie
conferee au rotor pouvant dans certains cas etre assez -
grande pour que le mouvement ne soit pas amorti au point d'equilibre
vise mais que le rotor atteigne la position
d'equilibre suivante.
Pour ameliorer la securite du fonctionnement, on pourrait operer une
selection assez rigoureuse parmi les moteurs en ce qui concerne
leurscaracteristiques, ce qui augmenterait toutefois considerablement
le prix de revient par moteur accepte On pourrait egalement,du moins
theoriquement,prevoir un reglage individuel de chaque dispositif de
commande,
mesure qui n'est evidemment pas applicable dans une fabrica-
tion en grande serie.
La solution realisee par le dispositif de commande qui sera decrit
ciapresconsiste en un asservissement pratiquement 34 complet du moteur
en faisant intervenir des criteres de -8 - position et de vitesse du
rotor selon un certain schema
en fonction du temps.
La figure 4 montre le schema bloc d'une forme d'execution du
dispositifde commande selon l'invention. Les bobines designees par b
et b representent une ou i J plusieurs bobines associees
respectivement a des phases differentes du moteur et elles sont donc
couplees avec des circuits magnetiques separes Dans le cas du moteur
diphase decrit ici a titre d'exemple,les bobines associees aux deux
phases 1 et 2 seront branchees au moyen d'un circuit de commutation CC
soit a une source d'energie
electrique V,soit a un circuit de detection CD Ce branche-
ment sera designe par un signe + s'il correspond a une alimentation
par un courant dans un premier sens ou a une
tension induite dans un premier senset par un signe -
s'il correspond a un branchement dans le sens inverse.
D'autre part, bi et bj representeront, selon l'etat du cycle de
commande, les bobines de la phase 1 ou de la phase 2, de sorte que i
et j pourront prendre les valeurs + et 2 Ainsi, le branchement des
bobines dans les quatre etats 1, 2, 3, 4 du cycle de commande peut
etre represente par le tableau suivant b b 1 + 1 l bt 2 2 b + 2 b_ + 3
b -2 4 b_ 2 b+, -9- Dans le schema de la figure 4, le circuit de
commutation CC fournit,au moins temporairement, un signal e
representant la tension induite dans l'une ou l'autre bobine, au
circuit de detection CD,qui fournit a son tour des signaux logiques
clc 2, c 3 a un circuit logique de commande CL 1, CL 2, CL 3. Une
source de signaux d'horloge G 1 fournit des impulsions Syl ayant une
duree tlmin, par exemple tlmin = 2,44 msec, et une periode T, par
exemple T = 1 sec, au circuit logique de commande ainsi qu'a un
generateur d'impulsions PG Ce dernier engendre des impulsions de
commande programmees 51 i, 52, 54 constituant une serie programmee
dans laquelle les impulsions 51, 52, 53, 54, ayant chacune une duree
T, sont declenchees successivement, par exemple dans l'ordre 51, 52,
53, 54, chacune par le flanc avant d'une
impulsion Sy 1 respective.
Le generateur PG peut etre constitue par u circuit integre SANYO PMM
8713, dont les bornes 10 a 13 fournissent les impulsions 51 a 54, les
impulsions Sy 1 etant appliquees a
la borne 3 de ce circuit La borne 4 est reliee a un com-
mutateur DR permettant de definir le sens de rotation du moteur par
l'application soit d'un potentiel V 1, par exemple V = 5 Volts, soit
du potentiel de la masse, c'est-a-dire 0, a cette entree de PG Selon
la position du commutateur DR, les impulsions 51, 52, 53, 54
apparaitront dans cet ordre, ce qui correspond a un sens de rotation,
ou dans l'ordre inverse, c'est-a-dire 54, 53, 52, 51, ce qui
correspond au sens de rotation inverse Ces impulsions de commande 51 a
54 sont appliquees au circuit logique CL 1, CL 2, CL 3, qui delivre a
ses sorties,des signaux de commande de commutation Dk, a savoir D 1 a
D 4, D 6 a Dg et D 10 A D 13, au circuit de commutation Le circuit
logique fournit egalement des signaux de-commande de detection,
a savoir rs et Q 6 + Q 1 ' au circuit de detection.
Les figures 5 a 8 montrent plus en detail la realisation du dispositif
selon la figure 4 Plus particulierement, la figure 5 montre les
bobines du moteur b, b, le
circuit de commutation CC et le circuit de detection CD.
Chaque bobine peut etre branchee, de facon connue, dans un sens ou
dans l'autreauxbornes de la source d'energie electrique V, par
l'intermediaire de transistors MOS respectifs, M 1 A M 4 et M 6 a M 9
La tension de la source d'energie electrique V,dont une borne est ici
reliee a la masseiest par exemple de 1,5 Volts Les bobines peuvent
egalement etre court-circuitees au moyen des transistors MOS
susmentionnes L'etat de conduction de ceux-ci est commande par des
signaux de commande le commutation
respectifs D 1 a D et D 6 Dg, fournis par le circuit logique.
Quatre interrupteurs supplementaires du type "analog switch", designes
par A 511 a AS et commandes par des signaux de commande de commutation
respectifs D 11 A D 13, permettent de brancher l'une ou l'autre
bobine, dans un sens ou dans l'autre, a l'entree du circuit de
detection CD On obtient ainsi a l'entree de CD un signal e
correspondant a la
force electromotrice induite dans ces bobines.
Le circuit de detection CD comporte un circuit integrateur I realise
sur la base d'un amplificateur operationnel O P 1, une capacite
d'environ 0, 06 jp F etant prevueentre la borne d'entree et la sortie
de O Pl selon le schema de la figure 5 L'integrateur I peut etre remis
a zero au moyen d'un dispositif RS, constitue de preference par un
interrupteur du type "analog switch" A 55 Cet interrupteur est
commande par un signal de commande de detection rs fourni au circuit
CD Le signal e etant applique a l'entree du circuit integrateur I,
celui-ci fournit un signal e 3 qui est applique aux entrees de deux
circuits comparateurs C et C Ceux-ci sont constitues par des
amplificateurs
2 3 '
11 - operationnels designes respectivement par OP 3 et OP 2 A
une entree desquelles sont appliquees des tensions de refe-
rence respectives U 2 et U 3 A la sortie des comparateurs C 2 et C 3
apparaissent des signaux logiques correspondants c 2 et c 3. Le signal
d'entree e est applique, d'autre part, a une premiere entree d'un
amplificateur operationnel OP 4 jouant le role d'organe d'inhibition
Des periodes d'inhibition sont definies par un signal de commande de
detection Q 6 + Q 1 qui est applique a une deuxieme entree de OP 4 En
dehors de ces periodes, un signal e 2 apparait a la sortie de OP 4 et
est applique a une entree d'un circuit comparateur C 1 Le comparateur
C 1 est constitue par un amplificateur operationnel OP a une entree
duquel est appliquee une tension de reference U 1 A la sortie de C 1
apparait un signal
logique correspondant c 1.
La figure 6 montre une premiere partie CL du circuit logique.
-Le signal c 3 est applique&a la borne 13 d'un circuit multi-
vibrateur monostable M Sll constitue par une partie d'un circuit
integre HEF 4528 BP du fabricant francais RADIO TECHNIQUE COMPELEC et
d'un circuit RC exterieur connecte auk bornes 14, 15 de ce circuit
integre M Sll definit un intervalle de temps t 5 d'environ 12 msec Le
potentiel V 1 est applique a la borne 11 dudit circuit integre,alors
qu'aux bornes 12 et 13 sont appliquees respectivement les signaux Sy 1
et c 3 Un signal de sortie Q 1 l apparait a la borne
de ce circuit.
Une autre partie du meme circuit integre sert a former un
multi-vibrateur monostable M 512 represente a la figure 7 et, d'une
facon similaire, des parties de trois autres circuits HEF 4528 BP
servent a former respectivement des multi-vibrateurs monostables M 521
et M 522, M 531 et M 532 12 - ainsi que M 541, les deux derniers de
ces multi-vibrateurs
etant representes sur le schema de la figure 7 Les multi-
vibrateurs M 512, M 521, M 522, M 531, M 532 et M 541 definissent
respectivement des intervalles de temps t 2 = 0,49 msec, t O = 0,12
msec, t 5, t 4 min = 1,46 msec, t 2 et t 6 = 0,61 msec. Il est a noter
que les multi-vibrateurs monostables M Sl et M 522 fonctionnent dans
la pratique essentiellement de facon bi-stable, car des signaux de
coupure c 3 et J apparalssent generalement a leur bornes d 'entree
respectives
13 et 3 avant la fin de l'intervalle t 5.
Les connections des circuits monostables et des elements logiques
utilises, a savoir des portes OU: OU 1, OU 2, OU 3 et OU 4, des portes
ET: ET 1, ET 2, ET 3 et ET 4, ainsi que des inverseurs Jl' J 2 ' J 3,
J 4 et J 5 ressortent des figures 6 et 7, la figure 7 representant une
deuxieme partie CL 2 du circuit logique La partie CL 1 comporte en
outre un generateur d'impulsions G 2 declenche par le signal J et
fournissant une impulsion de duree t 3 = 2,93 msec, environ La figure
8 montre schematiquement une troisieme partie du circuit logique, a
savoir l'ensemble logique CL 3, qui recoit a ses entrees d'une part
les signaux 51 a 54, et, d'autre part, les signaux Qi' Q 2 ' Q 3 ' Q 6
' K et Sy 2 apparaissant aux sorties correspondantes des parties CL 1
et CL 2 L'ensemble CL 3 est agence pour fournir, a ses sorties, les
signaux de commande suivants, selon les equations logiques indiquees
ci-apres: D 1 =y 52 51 2 1
D 2 = + 54 5 + Q S + SY 2 53 + Q 2
D 3 = Sy 2 53
D 4 = 52 + Q 1 54 + SY 2 51 + Q 2 + K 53
13 - D 6 = Sy 2 52
7 = 51 153 + SY 2 54 + Q 3 + K 52
8 = Sy 2 54
D 9 = 53 + Q 151 + SY 2 52 + Q 3 + K 54
D = 5 Q +Q S
= 3 1 + 1 4
Dll = 52 Q 1 + Q 153
12 54 Q 1 +Q 151
13 _S Q 1 +Q 1 52
Q 6 + Q 1
Le signal de commande rs pour la remise a zero de l'integra-
teur I est obtenu a une sortie de la partie CL 1 selon le
schema de la figure 6.
Il est a noter que les schemas des figures 5 a 8,donnes a titre
d'exemple, correspondent a une realisation des circuits sous forme
partiellement discrete et que, bien entendu, de tels circuits sont
avantageusement realises, pour de
grandes series, sous forme de circuits pratiquement entiere-
ment integres.
Le'fonctionnement du dispositif de commande selon les figures 4 a 8
peut etre decrit par le schema represente a la figure 9, qui decrit le
deroulement des operations dans le temps au cours
d'un intervalle T correspondant a un pas du moteur.
Soit par exemple i = +i et j + 2 et l'instant de depart t = 0, etant
entendu que le schema general est egalement valable pour des instants
de depart qui se situent a des multiples quelconques de la periode T
et pour les differents
etats 1 a 4 correspondants du cycle de commande.
36 A l'instant t = 0, le rotor du moteur est au repos dans 14 -
la position cx de la figure 3 L'integrateur I et le compa-
rateur C sont branches sur la bobine b 2; le dispositif
RS est ouvert, de sorte que l'integrateur est pret a fonc-
tionner 'est dans cet etat que la bobine b 1 est alimentee par une
impulsion de commande d'entrainement pendant une du- ree tlegale a la
duree minimale tlmin qui, 'dans le cas d'un moteur normal, devrait
permettre au rotor de franchir
un pas Pendant cette duree, le comparateur C 1 compare-
valeur absolue de e 2, ie 21, a valeur absolue de U 1, j Ul,
representant une valeur de reference de vitesse Si cette valeur n'est
pas atteinte, l'impulsion d'entrainement t 1 est prolonge jusqu'a ce
que la valeur absolue de e 2 soit egale a la valeur absolue de U 1,
donc jusqu'a ce que la vitesse
acquise par le rotor soit suffisante pour le passage du pas.
Si cette condition n'est pas realisee dans le temps
maximal t 5, le moteur ne fonctionne pas normalement.
A la fin de ce controle de vitesse, la bobine b 1 est court-
circuit 6 e pendant une duree t 2 pour permettre a son energie de
selfinductance de se dissiper Si le temps limite t 5
est atteint a ce stade/la bobine b 2 est egalement court-
circuitee et le comparateur C 1 est inhibe jusqu'a t = T,
l'integrateur I etant debranche et remis a zero par la fermeture de
l'interrupteur du dispositif RS Un nouvel
essai au bout de t = T sera dans ce cas probablement egale-
ment sans succes et le moteur reste arrete.
En cas de fonctionnement normal,t est encore bien inferieur a t 5 a ce
stade,et C 1 est alors seulement inhibe pendant leintervalle t 6
superieur a t 2 pour eviter que la tension induite, fortement affectee
a ce moment par l'inductance propre et l'inductance mutuelle des
bobinesne fournisse une
information fausse de la vitesse du rotor.
Apres son court-circuit durant t 2,la bobine b 1 a ete - debranchee
Lorsque le comparateur C est de nouveau en fonction apres t 6, il
controle si la vitesse est toujours superieure a la valeur
correspondant a U 1 Le comparateur C 3 qui recoit la tension de sortie
de l'integrateur; e 3, compare celle-ci avec une valeur de reference
de position U 3 Cette valeur est atteinte lorsque le rotor a nettement
depasse la position d'equilibre instable c 4 o+ x C/4 N et a atteint
par exemple le point A indique a la figure 3.
Si valeur absolue de e 2, lje 2,reste superieure a valeur absolue de U
1, i Ull,jusqu'au moment o la valeur absolue
de e 3, 1 e 31,atteint valeur absolue de U 3, IU 31 le fonc-
tionnement est tout a fait normal et le signal de sortie c 3 du
comparateur C 3 declenche une mise en court-circuit de la bobine b 2,
ce qui amortit le mouvement Il declenche egalement la remise a zero de
l'integrateur pendant le
temps juste necessaire, t O, puis le branchement de l'inte-
grateur sur la bobine b 1 et la reouverture de l'interrupteur du
dispositif de remise a zero RS Aussi, le comparateur C 1 est inhibe
jusqu'a la fin de la sequencec'est-a-dire jusqu'a t = T En revanche,
le comparateur C 2 compare maintenant l'integralede la force
electromotrice induite dans la bobine b 1 pour controler la position
du rotor a la fin du pas On utilise la bobine b 1 pour ce controle,
car le flux 4 al est maximum a la position d'equilibre stable t + I/2
N, alors que dans la bobine b 2 le flux 1 a 2
passe par zero a cet endroit comme le montre la figure 3.
Si, au lieu de s'amortir au voisinage de la position o&#x003C; + +i 7
r/2 N, le rotor avance jusqu'a la position B de la figure 3, soit A O
+ 3 7 r/4 N, il risque de franchir un nouveau pas et donc d'effectuer
un double pas Cela peut se produire meme si la vitesse est faible, au
cas par exemple o le couple de verrouillage est relativement petit au
voisinage de la position d'equilibre suivante ce O + (L/N Il s'agit
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16- donc bien de controler la position du rotor et non pas la
vitesse de celui-ci.
Si 1 e 31 devient plus grand que la valeur de reference de position lu
2 avant la fin de la duree de l'asservissement, c'est-a-dire tant que
t est inferieur a t 5, l'integrateur est debranche de la bobine b et
remis a zero, et la bobine
b est alimentee pendant l'intervalle t 3 Le courant d'ali-
mentation circule dans le meme sens que le courant ayant servi a
l'entrainement, mais etant donne que le couple Cni est negatif au-dela
de la position d'equilibre stable t-+ -/2 N, comme le montre la figure
3, l'alimentation
pendant t 3 produira un freinage du rotor Celui-ci se sta-
bilisera donc dans la position de repos voulue,-x + -ic /2 N,
l'asservissement est termine et le dispositif de commande attend une
nouvelle sequence, c'est-a-dire la fin de la periode T. Si, a la suite
de la premiere impulsion d'entrainement de duree tl, la vitesse du
rotor etait devenue plus faible que
la vitesse correspondant a la valeur de reference U c'est- a dire le
21 &#x003C;, avant que la position A, corres-
pondant a,e 31 = 1 U 3 J, n'ait ete atteinte, la bobine b 1 est
alimentee par une nouvelle impulsion d'entrainement dont la duree
minimale est t 4 min Si cette duree s'avere insuffisante, c'est-a-dire
que le 21 reste inferieur a
A¦ Eilft la duree t 4 de la nouvelle impulsion d'entraine-
ment est prolongee jusqu'a ce que le passage par la position A soit
signalee par le comparateur C 3 A la fin de cette impulsion
d'entrainement, la bobine b est court-circuitee pendant t 2, comme a
la suite de la premiere impulsion d'entrainement, et le controle de la
position finale, avec eventuellement le declenchement d'une impulsion
de
freinage, s'effectue comme dans le cas normal L'asservis-
sement prend de toute maniere fin lorsque t = t 5, pour 17 -
recommencer avec l'apparition d'une nouvelle impulsion d'horloge. Le
dispositif de commande selon l'invention, decrit ici pour un moteur
diphase, peut etre applique d'une maniere similaire a un moteur a
plusieurs phases, a condition qu'une des phases au moins ne soit pas
alimentee en meme temps que les autres, pour que les bobines de cette
phase puissent servir de bobines captrices de la force electro-motrice
induite par le mouvement du rotor.
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Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Dispositif de commande d'un moteur electrique di-ou polyphase a
fonctionnement pas a pas comportant un rotor aimante et au moins deux
circuits magnetiques de stator separes, couples chacun avec au moins
une bobine electrique (bi, b), ce dispositif de commande compor- tant
une source d'energie electrique (V), agencee pour pouvoir etre reliee,
par l'intermediaire d'un circuit de commutation (CC), aux bobines de
chacun des circuits de stator separes pour leur fournir des impulsions
de
courant, un circuit generateur d'impulsions (PG) comman-
de par une source d'impulsions d'horloge (G 1) pour fournir des
impulsions de commande programmees ( 51 A 54) faisant partie d'au
moins une serie programmee, un circuit de detection (CD) dont au moins
une entree est agencee pour pouvoir etre connectee, par
l'intermediaire du circuit de commutation, aux dites bobines de chacun
des circuits de stator separes, ce circuit de detection comportant au
moins un circuit integrateur (I) muni d'un dispositif de remise a zero
(RS) et au moins un premier circuit
comparateur (C 3) agence pour comparer, au moins temporai-
rement, le signal de sortie (e 3) du circuit integrateur avec une
premiere valeur de reference de position (U 3) ainsi qu'un circuit
logique de commande (CL 1, CL 2, CL 3) connecte par ses entrees a la
source d'impulsions d'horloge, -25 au circuit generateur d'impulsions
et aux sorties du circuit de detection, ce circuit logique de commande
fournissant, a ses sorties, des signaux de commande de commutation (D
1 A D 4, D 6 A D 13) aux entrees du circuit de commutation et des
signaux de commande de detection (rs, Q 6 + Q 1) au circuit de
detection, caracterise en ce 31 que le circuit de detection comporte
au moins un deuxieme
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circuit comparateur (C 1) pour comparer, au moins tempo-
rairement, un signal de vitesse (e 2) provenant des dites bobines,
avec une valeur de reference de vitesse (U), i et en ce que le circuit
logique de commande est agence pour commander le circuit de
commutation en fonction des signaux de sortie des dits circuits
comparateurs de facon que le moteur soit alimente a des instants
determines par des impulsions de courant d'entrainement de durees
determinees, de facon a assurer le fonction
nement souhaite du moteur.
2 Dispositif de commande selon la revendication 1, caracterise en ce
que le circuit de detection comporte un troisieme circuit comparateur
(C 2) agence pour comparer, au moins temporairement, le signal de
sortie (e 3) du circuit integrateur avec une deuxieme valeur de
reference de position
(U 2), le circuit logique de commande etant agence pour com-
mander le circuit de commutation de facon que le moteur soit alimente,
au besoin, a des instants determines,par des
impulsions de courant de freinage.
3 Dispositif de commande selon la revendication 2, carac-
terise en ce que le circuit logique de commande comporte plusieurs
dispositifs pour definir des intervalles de temps to, t 2, t 3, t 4
min, t 5, t 6, lrs impulsions d'horloge ayant une duree t 1 min et une
periode T, les relations suivantes existant entre les durees de ces
intervalles: to +tlmin + t 2+ t +t 4 mi+ 2 t 6 t 5 T et t 2 &#x003C;t
6, et en ce que le dispositif de commande dans son ensemble est agence
pour fonctionner dans le temps t selon
le schema de la figure 9,dans lequel biet bj designent respec-
tivement les bobines associees a chacune des deux phases, I designe
ledit circuit integrateur et RS le dispositif 34 de remise a zero de
celui-ci, C 1 designe le deuxieme
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circuit comparateur, e 2 designe ledit signal de vitesse et e 3 ledit
signal de sortie du circuit integrateur et Ul, U 2 et U 3 designent
respectivement les dites valeurs de reference des deuxieme, troisieme
et premier circuits comparateurs, a savoir les dites valeur de
reference de vitesse et les deuxieme et premiere valeurs de reference
7 de position.
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