Brevet FR2041114A1 — publié le 19710129

La présente invention concerne un circuit de commande et de régulation destiné à obtenir un nombre constant de tours de rotation avec un moteur à collecteur à courant continu, utilisant un aimant permanent. Dans ce circuit, le moteur est monté en série avec un transistor de puissance et une première résistance j 5 un diviseur de tension est monté en parallèle avec la première résistance et le moteur j un transistor de commande est choisi pour avoir un type de conductivité qui est opposé à celui du transistor de puissance, et est commandé à l'émetteur par la tension existant au point de jonction entre la première résistance et le moteur, et à la base par la tension existant au point de prise du diviseur de ten-10 sion (qui, à son tour, commande le transistor de puissance). Ainsi, les variations de la tension d'alimentation, en ce qui concerne leur effet sur la tension de fonctionnement, sont réduites par une contreréaction négative, tandis que dans le cas de courant plus élevé, dans le moteur, la tension croît en fonction de la saturation des deux transistors de puissance et de commande. 15 Les systèmes de commande à vitesse constante sont nécessaires pour les enre gistreurs sur bande magnétique, les électropiiones et plusieurs autres appareils commandés électroniquement. Dans le cas d'équipement fonctionnant en courant alternatif, ceci peut être aisément obtenu en fonction de la fréquence de la source d'alimentation du réseau publique. 20 Dans le cas de courant continu et, particulièrement de bloc d'alimentation par batterie, toutefois, des circuits supplémentaires doivent être prévus afin de permettre un nombre constant de tours de rotation du moteur, dans le cas de variation de la charge ou de fluctuation de la tension du réseau. Dans un montage classique, on utilise un moteur à collecteur comprenant un 25 aimant permanent et un circuit de commande. Ce dernier est constitué par le montage série du moteur avec une résistance et un transistor de puissance, qui est commandé par un transistor de commande, dont l'émetteur est connecté au point reliant le moteur et la résistance, et dont la base est reliée au point de prise d'un diviseur de tension monté en parallèle avec l'agencement série résistance/ 30 moteur. Pour une certaine valeur de la tension d'alimentation, de la vitesse de rotation et de la charge du moteur, le circuit est dans un "état d'équilibre". Ce circuit fonctionne de manière satisfaisante tant que l'équipement est dans son état de fonctionnement normal. Certaines difficultés, toutefois, se produisent au cours du démarrage parce qu'il arrive fréquemment que le transistor 35 de puissance, ainsi que le transistor de commande, restent bloqués au commencement, ce qui empêche le moteur de démarrer. Il est déjà également connu de prévoir Taie résistance de dérivation pour faire démarrer le moteur. Ceci, toutefois, rencontre des difficultés en ce qui concerne le dimensionnement de cette résistance. Ert prenant une résistance trop 40 petite, on détériore l'action de comnande et de régulation en ce qui concerne 70 11651 2041114 2 les variations de la tension de fonctionnement. En prenant une résistance trop grande, le gradiant de potentiel à l'inductance de 11enrouleeent du moteur peut, sous certaines conditions Être insuffisant pour saturer le transistor de puissance et le transistor de commande pendant un temps- suffisamment.long. De plus, des dif-5 ficultés se produisent quand le moteur est supposé- démarrer dans des conditions de charge sévères (qui, par exemple, peuvent également être dues à la température). La présente, invention'est. basée sur le problème de prévoir un montage de commande pour des moteurs à courant continu, permettant d'obtenir ion démarrage sûr du moteur. 10 L'invention présente l'avantage de ces propriétés existent à un degré élevé et elle permet d'obtenir une fiabilité et une sûreté de fonctionnement considérable. . . ai dépit de l'obtention de ces avantages, le montage n'est pas plus onéreux que les types classiques de circuit parce que ceux-ci ne nécessitent plus de con-13 tralnte de tolérance pour les transistors. (Sous des conditions sévères, tel que le fonctionnement à basse tempéra- ' ture, il. était jusqu'ici impossible de garantir un. démarrage sûr, en dépit d'une sélection spéciale des transistors). La présente invention est caractérisée par le fait que le potentiel du moteur 20 et/ou le potentiel du diviseur de tension est, ou sont élevés dans une certaine mesure au potentiel d'une source auxiliaire de courant par le fait que la tension de la source auxiliaire de courant (ou une partie correspondante) sature le transistor de coianande à la base et le transistor de puissance , d'une manière telle que le moteur démarre dès qu'on approche le cas de fonctionnement, jusqu'à ce 25 que la tension croissante à l'émetteur du transistor de conmande contrecarre la saturation complète jusqu'à l'établissement de l'état souhailéd'équilibre. Selon une caractéristique de l'invention, la tension de la source auxiliaire de courant est constituée par la tension se produisant à-une diode zener qui est alimentée, en série, avec une résistance, par la tension d'alimentation. 30 Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la tension de la source de courant auxiliaire est constituée par la tension de coude d'une diode fonctionnant dans la direction directe, et qui, en série avec une résistance, est alimentée par la tension d'alimentation. - ; D'autres -caractéristiques de l'invention ressortiront' de la description dé- ..35 taillée ci-dessous. Bien entendu: la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de i'invention. -- La figure 1, représente, schématiquèment, le principe d'un type connu de circuit. Les figures 2 et 3, représentent deux exemples.de réalisation d'un circuit selon l'invention. .40, Le moteur M, qui est représenté sur la figure 1, est supposé être un moteur 70 5 10 15 20 25 30 35 40 11651 2041114 •3 collecteur à courant continu, utilisant un aimant permanent. Le circuit de comnande est constitué par le montage série du moteur M avec la résistance RI et le transistor de puissance 11, qui est commandé par le transistor de commande T2 (de type de conductivité opposé), dont l'émetteur est relié au point b connectant le moteur M à la résistance KL, et dont la base est reliée au point de prise d'un diviseur de tension R2 (point £ du circuit), qui est monté en parallèle avec l'agencement série de la résistance RI avec le moteur M. Les diodes Dl, D2, et la résistance R3, servent tout simplement à décaler le potentiel afin de préserver le point de fonctionnement souhaité du transistor de coirniande T2. Pour une certaine valeur de la tension d'alimentation, du nombre de tours et de la charge du moteur, le circuit est dans l'état d'équilibre. Quand des variations de la tension d'alimentation U1 et, en conséquence, de la tension au point a du circuit, se produisent à amplitude presque complète sur l'émetteur, il apparaît à la base du transistor T2 seulement une composante correspondant au rapport de division du diviseur de tension R2. Par suite de ceci, une contreréaction négative s'établit et engendre une tension presque constante au point a et, par suite, au moteur M. SI, toutefois, le courant du moteur augmente , par suite d'un accroissement de charge, la chute de tension plus grande aux bornes de la.résistance RI engendre une saturation plus forte des deux transistors la tension au moteur M croît et contre carre la chute de vitesse. Par un dimen-sionnement approprié des éléments de circuit, il est possible de maintenir une > vitesse presque constante quelles que soient les variations de la tension d'ali- j mentation, ainsi que (dans certaines limites) de la charge. Le condensateur Cl j est utilisé pour supprimer toutes variations de commande éventuelles (réactions j de la charge). Si nécessaire, des parties du diviseur de tension R2 peuvent con- ] tenir des éléments de circuit pour effectuer une compensation de température. Ce circuit fonctionne de manière satisfaisante sitôt que le point de fonctionnement a été atteint. Des difficultés, toutefois, se produisent au cours du " ] démarrage. Dès l'application de la tension de fonctionnement Ul, le transistor I T1 est bloqué et la tension totale chute à ce transistor. Le point a et, en con- j séquence, la base du transistor T2, présentent une tension excédant partiellement j le potentiel zéro. T2 et, en conséquence, T1 demeurent bloqués : le moteur M ne j peut pas démarrer. •] Il est connu d'insérer une résistance R4 pour provoquer le démarrage du moteur M. Dès l'application de la tension Ul, un courant s'écoule à travers la 1 résistance R4 et le moteur M. Au cours de ceci, une impulsion de tension se produit sur la composante inductive L de l'enroulement du moteur, cette impulsion 'j étant élevée (quand on dimensionne correctement la résistance R4) et, également, assez longue, ce qui, par l'intermédiaire des résistances RI et R2, alimente le transistor T2 et, en conséquence, le transistor Tl, jusqu'à ce que le moteur M Côpy 70 11651 2041114 ë- ait démarré. Des difficultés, toutefois, résultent du diraensionnement. En choisissant la résistance R4 trop petite, on détériore l'action de commande par rapport aux variations de la tension de fonctionnement Ul, et quand on la choisit trop grande, le gradiant de potentiel qui est produit par la composante inductive 5 L, du moteur M, peut éventuellement être insuffisant pour piloter de manière satisfaisante les transistors T2 et T1 dans la saturation. De mime, des difficultés surviennent quand le moteur M est supposé démarrer sous des conditions de charge sévères (qui, sous certaines conditions, peuvent être dues à la température). Après un certain temps (quand le premier pilotage dans la saturation est insuffi-10 sant pour provoquer le démarrage du moteur M), il reste simplement au point b la chute de tension qui est produite par la composante réelle de l'enroulement du moteur. Ceci, toutefois, est beaucoup trop faible pour éviter encore un blocage des transistors. Selon l'invention, en conséquence, on insère une source auxiliaire de courant. 15 Cette source de courant (comme on peut le voir sur la figure 2) est constituée par la résistance R5 et par la diode D3 (diode zener ou, dans ce cas, diode au silicium, fonctionnant dans la direction directe). Le diviseur de tension R2 est maintenant "élevé" par la valeur du potentiel à cette diode (connectée au point d) et, dans les cas où le potentiel partiel à la base du transistor de conmande T2 est suffi-20 samment élevé, le transistor de conmande T2 et le transistor de puissance Tl, sont pilotés dans la saturation jusqu'à ce que la tension au moteur M devienne suffisamment élevée pour qu'un courant s'en écoule par 1'intermédiaire de Dl, D2, R3. Cet état est seulement atteint lorsque le moteur M a démarré. La tension auxiliaire • au point c_est toujours suffisarament élevée pour piloter dans la saturation les 25 transistors quand T2 est m transistor au germanium et/ou quand il fonctionne avec de faibles tensions de fonctionnement, le potentiel du point c, pour cette raison particulière, demeurant proche de celui du point d. Quand ceci n'est pas le cas, le tension au point ç n'est plus suffisante parce que la tension de la source auxiliaire de courant se répartit d'elle-même 30 sur l'agencement série de la résistance R2, résistance RI, moteur M. Dans ce cas, (comme on peut le voir sur la figure 3) la résistance R2 et le moteur M, à la fois, peuvent être élévés au potentiel du point d, parce que seulement ensuite la tension auxiliaire complète devient effective à la base du transistor T2. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus 35 en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 11651 2041114 5 REVENDICATIONS 1. Circuit de commande permettant d'obtenir un nombre constant de tours de rotation dans un moteur à collecteur à courant continu, utilisant un aimant permanent, dans lequel le moteur est connecté en série avec un transistor de puissance et une première résistance, dans lequel un diviseur de tension est monté en parallèle avec la première résistance et le moteur, et dans lequel un transistor de commande est choisi pour avoir un type de conductivité qui est opposé à celui du transistor de puissance et est commandé à l'émetteur par la tension existant au point reliant la première résistance et le moteur et à la base par la tension existant au point de prise d'un diviseur de tension (et qui, à son tour, conmande le transistor de puissance), de telle sorte que les variations de la tension d'alimentation, en ce qui concerne leur effet sur la tension de fonctionnement, sont réduites par une contreréaction négative, tandis que dans le cas d'un courant plus élevé dans le moteur, la tension augmente en fonction de la saturation des deux transistors de puissance et de commande, circuit caractérisé en ce que î - le potentiel du moteur et/ou le potentiel du diviseur de tension est, ou sont, élevés jusqu'au potentiel d'une source auxiliaire de courant ; - la tension de la source auxiliaire de courant (ou une partie correspondante) sature le transistor de commande à la base, et le transistor de puissance d'une manière telle que le moteur démarre dès qu'on approche du point de fonctionnement, jusqu'à ce que la tension croissant à l'émetteur du transistor de conmande contrecarre la saturation complète, jusqu'à ce que l'on arrive à l'état d'équilibre souhaité. 2. Circuit de conmande, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension de la source auxiliaire de courant est constituée par- la tension se produisant à une diode zener qui, en série avec une résistance, est alimentée par la source d'alimentation. 3. Circuit de commande, selon la. revendication 1, caractérisé en ce que la tension de la source auxiliaire de courant est constituée par la tension de coude d'une diode fonctionnant dans la direction directe, et qui, en série avec une résistance, est alimentée par la tension d'alimentation. 4. Circuit de commande, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur du transistor de conmande est connecté par l'intermédiaire d'une combinaison de diodes et de résistances, au point de connexion de l'agencement série de la première résistance avec le moteur. 5- Circuit de commande, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension comprend des éléments de circuit pour effectuer une compensation de température. 6. Circuit de conssande, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des éléments de circuit, en particulier des condensateurs, sont associés avec le transistor de conmande • afin de supprimer les variations de commande (réactions de • la charge.