Brevet FR2037227A1 — publié le 19701231

i 2037227 La orésente invention concerne les dispositifs de commande numérique, et elle concerne plus particulièrement les multiplicateurs de fréquence à boucle fermée synchronises par impulsions. 5 Dans la technique antérieure on connait déjà un dis positif de commande d'un noteur destiné à maintenir, avec précision, la vitesse de celui-ci à une fraction de celle qui correspond à la fréquence d'une source d'impulsions pilote. Ce dispositif est utilisable dans un système d'asservissement de 10 la vitesse d'un moteur dans lequel un ou plusieurs moteurs suivent exactement un noteur avec des vitesses qui correspondent à des fractions différentes de la vitesse dudit moteur pilote. Htant donné que, dans cette forme de réalisation, la tension de commande alternative de chacun des moteurs contrôlés 15 dépend des impulsions amorçant les redresseurs commandés au silicium d'un convertisseur, pour obtenir un contrôle de vitesse précis il est souhaitable de pouvoir faire varier légèrement la -fréquence des impulsions fournies par le convertisseur. Pour obtenir ce contrôle très précis il est nécessaire de disposer 20 d'une source d'impulsions pilote possédant une fréquence élevée. La présente invention se propose de fournir un multiplicateur de fréquence dont le coefficient -ultiplicateur reste constant dans une large gamme de fréquences d'entrée. Htant donné que le dispositif de commande d'un moteur ^5 connu antérieurement utilise des discriminateurs numériques pour réaliser une comparaison, impulsion par impulsion, entre les signaux de la source de fréquence pilote et les signaux de l'oscillateur local dans le circuit de contrôle de vitesse du moteur, la présente invention se propose aussi de fournir un 30 multiplicateur de fréquence capable de fournir des trains d'impulsions régulièrement esoacées dans une large gammé de fréquences. Le dispositif antérieurement connu mentionne aussi le nombre de moteurs qui peuvent être contrôlés pour suivre, avec des vitesses fractionnaires différ-ntes, la vitesse d'un moteur 35 pilote. Etant donné -ue même dans ce cas il est nécessaire que la source d'impulsions pilote dont dépend 1? vitesse de chacun des dispositifs de contrôle oossède une fréquence élevée, il est nécessaire d'utiliser un nultiplicsteur de fréquence. En outre, dans.de nombreuses aoplications il est nécessaire de 40 maintenir la même relation de vitesse entre les moteurs asservis 70 09859 2037227 dans un dispositif d'asservissement de la vitesse lorsque la vitesse du moteur pilote augmente ou diminue. La présente invention se propose par conséquent de fournir un multiplicateur-de fréquence dont la vitesse de variation de la fréquence est 5 inférieure ou égale à la vitesse de variation la plus faible du moteur contrôlé qui possède l'inertie la plus importante. En général, un oscillateur commandé par une tension et capable de fournir une fréquence considérablement plus importante que celle du train d'impulsions pilote reçoit une ten-10 sion continue moyenne provenant d'un discriminateur numérique pour lequel le train d'impulsions pilote constitue un signal d'entrée et dont le second signal d'entrée est constitué par le signal de sortie de l'oscillateur divisé par un diviseur de fréquence dont le coefficient diviseur est égal au coeffi-15 cient multiplicateur de l'oscillateur. L'oscillateur commandé par une tension est immédiatement précédé par un circuit d'accélération et de décélération qui limite la vitesse de variation du signal de sortie du discriminateur lorsqu'il est transmis à l'oscillateur. Ceci permet au dispositif de commande de moteurs 20 qui est alimenté par le signal de sortie de l'oscillateur de posséder une source d'impulsions pilote variant graduellement qu'il peut suivre facilement. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière 25 donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel : La fig. 1 est un schéma de blocs d'un circuit de commande d'un moteur comportant un multiplicateur de fréquence suivant la présente invention. ■ 3Q La fig. 2 est un schéma, partiellement sous forme de blocs, d'un multiplicateur de fréquence suivant la présente invention. Dans, les figures les éléments identiques sont désignés o^r les mêmes références. La Fig. 1 reorésente un circuit de 35 commande d'un moteur qui comporte un multiplicateur de fréquence suivant la présente invention. Le circuit de commandé d'un moteur de la Fig. 1 comporte un dispositif de contrôle 30 à fréquence réglable pour un moteur alternatif 33 qui est synchronisé, imoulsion oar impulsion, avec un oscillateur oilote 10 par 40 l'intermédiaire d'un circuit de sélection comportant le multi 70 09859 3 2037227 plicateur de fréquence d'impulsions 12 qui choisit un certain nombre d'impulsions à partir du train d'impulsions de sortie de l'oscillateur pilote en fonction de la position du commutateur de réglage ?1 qui fournit un signal, correspondant à un coeffi-5 cient multiplicateur,au circuit 12. La distribution d'impulsions est effectuée régulièrement grâce su diviseur de fréquence 27 et ces impulsions sont comparées avec le signal de sortie de l'oscillateur de contrôle 30 à fréquence réglable grâce à un discriminateur de fréquence 28. 20 Le signal de contrôle apparaissant à la sortie du dis criminateur de fréquence 28 est transmis, par l'intermédiaire du conducteur 73, au redresseur commandé 70 afin de contrôler la valeur de la tension directe, provenant de ls source d'énergie 77, appliquée par le redresseur 70 sur le convertisseur 71 •^5 par l'intermédiaire du conducteur 74. Le signal de contrôle provenant du discriminateur 28 est aussi transmis par le conducteur 75 pour contrôler la fréquence de récurrence des signaux de commande apparaissant à la sortie du dispositif de contrôle 30 à fréquence réglable qui contrôle à son tour la fréquence de 20 récurrence avec laquelle le convertisseur 71 convertit la tension directe provenant du redresseur 70 et l'apnlique, par l'intermédiaire du conducteur 76, pour commander une charge tel le moteur 33. Les signaux de commande provenant du dispositif 30 sont transmis, par l'intermédiaire du conducteur 72 au discri-25 minateur de fréquence 28 pour entraîner la fréquence de récurrence réglable des signaux de commande provenant du dispositif 30 à suivre la fréquence de récurrence des signaux appliqués sur le discriminateur 28 par le diviseur de fréquence 27. Comme on l'a vu ci-dessus un tel circuit permet de contrôler avec précision la 30 vitesse d'un moteur en bloquant le dispositif de-contrôle à fréquence réglable dont les impulsions déterminent la fréquence de la tension' alternative appliquée au moteur en fonction de la fréquence précise d'un dispositif de référence qui, pour des fréquences fixes, peut être constitué par un oscillateur pilote 35 10 tel un oscillateur à cristal ou, pour des fr-'qusnces variables, peut être constitué par exemple par une source de commande 25 de l'oscillateur 10 ou par un tachymètre disposé à la sortie du moteur pilote qui doit être suivi. Htant donné que le dispositif représenté dans la figure 40 1 par le bloc 13 en pointillés réduit tout d'abord la fréquence 70 09859 4 2037227 de répétition des impulsions de l'oscillateur pilote faisant partie du multiplicateur de fréquence grâce à la sélection qu'il effectue et que cette fréquence est de nouveau réduite par le diviseur 27 qui a pour but de régulariser la fréquence d'im-5 pulsions, ce qui est réalisé avec plus de précision lorsque la fréquence initiale est élevée, il est souvent souhaitable qu.'il existe des moyens pour augmenter le fréquence d'impulsions de l'oscillateur pilote. Ceci est particulièrement vrai lorsque l'oscillateur pilote est constitué par le tachymètre de sortie 10 du moteur. Très souvent la fréquence du tachymètre-est limitée à une valeur qui est trop faible pour obtenir un fonctionnement précis du circuit de commande numorique d'un motëur décrit dans l'art antérieur. Dans la figure 1 le bloc 11 en pointillés représente 15 un multiplicateur de fréquence capable de suivre les variations de la fréquence de récurrence des signaux apparaissant à la sortie de l'oscillateur pilote 10 et d'augmenter cette fréquence de façon linéaire pour un large domaine de variations de fréquence de l'oscillateur pilote. Ce multiplicateur de fréquence ?0 comporte un discriminateur de fréquence 14, un oscillateur 15 commandé par une tension et un diviseur de fréquence 16. Le discriminateur_14- peut être du même type que le discriminateur 28, ces deux discriminateurs étant d'un type connu antérieurement. En général un tel discriminateur comporte trois 23 bascules, chacune de ces bascules recevant des impulsions provenant de l'oscillateur pilote et de l'oscillateur 15 après que leur fréquence ait été réduite par le diviseur 16, Ces bascules sont commandées de façon que si la fréquence de répétition du train d'impulsions de l'oscillateur pilote est supérieure à la 30 fréquence de répétition de l'oscillateur 15 transmise au discriminateur par l'intermédiaire du conducteur 20, une des trois bascules fournit un signal de sortie d'une certaine polarité. Lorsque la fréquence du signal de sortie de l'oscillateur 15, après division, est supérieure à la fréquence de 1'oscillateur 35 pilote une autre bascule fournit un signal de sortie de polarité opposée. Lorsque les fréquences de répétition des deux signaux deviennent égales, la troisième bascule est commandée pour fournir des signaux de sortie puisés alternativement positifs et négatifs possédant des durées sensiblement égales de sorte que 40 le condensateur du circuit d'accélération et de décélération, 70 09859 5 2037227 qui sers décrit plus loin en se référant à la figure 2, maintient la tension constante aux bornes de l'oscillateur commandé par une tension de sorte que la fréquence du signal de sortie de cet oscillateur est bloquée à une valeur qui est un multiple pré-5 déterminé de la fréquence de l'oscillateur pilote. La figure 2 représente une forme de réalisation plus détaillée du multiplicateur de fréquence suivant la présente invention. Dans la figure 2 on voit que le condensateur 54 emma-10 gasine indirectement le 'signal de sortie du discriminateur 14. Ce condensateur fait partie d'un circuit d'accélération et de décélération désigné dans son ensemble par la référence 42. Une tension de sortie négative ou nulle provenant du discriminateur 14 et arrivant sur la base du transistor 40 bloque ce transistor, ce 15 qui fait apparaître une tension de blocage positive eu point 57 afin de permettre l'application d'un courant de charge sur le condensateur 54. Les vitesses de charge et de décharge du condensateur 54 sont déterminées respectivement par les transistors 50 et 51 et par les résistances 52 et 53 qui leur sont associées. 20 Lorsque la fréquence de répétition de l'oscillateur pilote est égale a la fréquence de répétition du signal de sortie de l'oscillateur 61, une fois qu'il est passé par le diviseur de fréquence, et que des impulsions négatives et positives espacées régulièrement sont transmises au circuit d'accélération et de décéléra-25 tion, les courants traversant les résistances 52 et 53 atteignent des valeurs telles que la vitesse de charge est légèrement supérieure à la vitesse de décharge afin de compenser les pertes dans le circuit de fagon que la tension aux bornes du condensateur 54 reste constante. L'amplificateur 60 qui reçoit le signal desortie 30 variant en fonction de la tension existant aux bornes du condensateur 54 sert simplement à isoler la charge apparaissant aux bornes du condensateur de l'oscillateur 61 commandé par une tension. L'oscillateur 61 commandé par une tension peut être 35 constitué oar n'importe quel oscillateur astable et linéaire commandé par une -tension, tel celui qui est représenté dans la figure 13. 52, page 337 de "G--"neral Electric Transistor Manual", 7ème édition. Un tel oscillateur possède un coefficient multiplicateur fixe pour une large gamme de fréquences de sortie et, 40 dans le circuit reorésenté, ce coefficient multiplicateur reste 70 09859 6 2037227 constant pour une large gamme de fréquences de l'oscillateur pilote. Le signal de sortie de l'oscillateur commandé par une tension, apparaissant sur le condensateur 18 dans la figure 1, est transmis au multiplicateur de fréquence 12 faisant partie du 5 circuit de contrôle du moteur. Le signal de sortie de l'oscillateur commandé par une tension est aussi renvoyé suivant une boucle fermée vers le discriminateur 24, par l'intermédiaire du conducteur 19, du diviseur 16 et du conducteur 20. Etant donné que le signal de sortie de l'oscillateur 61 commandé par une tension est 10 renvoyé vers le discriminateur, il est nécessaire de diviser la fréquence du signal de sortie apparaissant sur le conducteur 18 par le même coefficient et ceci est réalisé par le diviseur 16 qui peut être constitué, par exemple, par un nombre approprié de bascules branchées en série de façon que le coefficient diviseur 15 soit égal au coefficient multiplicateur de l'oscillateur commandé par une tension. On remarquera que les signaux de sortie de l'oscillateur pilote 10 sont modifiés ou réglés à l'aide d'un dispositif de contrôle 24 relié à une source de signaux de contrôle 25. Dans une 20 forme de réalisation particulière les dispositifs 10 et 24 peuvent être remplacés par un tachymètre numérique destiné à fournir des implusions dont la fréquence de répétition ou de récurrence est proportionnelle à la vitesse angulaire d'un arbre. Lorsque l'on souhaite obtenir une fréquence de récurrence prédéterminée pour 25 les signaux de l'oscillateur pilote le dispositif 10 peut être constitué par un oscillateur à cristal. Le .dispositif 10 peut aussi être constitué par un oscillateur de relaxation possédant une fréquence fixe ou variable» Bien que la orésente invention ait été décrite à l'aide 30 d'une forme de réalisation particulière, on doit comprendre que les circuits décrits peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention. 70 09859 7 2037227 REVENDICATIONS 1°) Multiplicateur de fréquence à boucle fermée synchronisé oar impulsions, caractérisé par le fait qu'il comporte un oscillateur, un diviseur de fréquence et un circuit de dé-5 tection de différence de fréquence répondant, impulsion par impulsion, à la fréquence de répétition dudit oscillateur, divisée par ledit diviseur de fréquence, et à la fréquence de répétition des impulsions d'entrée orovenant d'une source d'impulsions pilote, pour indiquer toute différence de fréquence, 10 ledit oscillateur répondant à la différence de fréquence détectée pour fournir des signaux dont la fréquence est un multiple prédéterminé de la fréquence des impulsions d'entrée. 2°) Multiplicateur de fréquence suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le coefficient multiplicateur de 15 l'oscillateur, c'est-à-dire le multiple prédéterminé, est égal au coefficient diviseur dudit diviseur de fréquence. 3°) Multiplicateur de fréquence suivant la revendication- 2, caractérisé par le fait que les coefficients multiplicateur et diviseur sont constants pour une large gamme de fréquences 20 d'entrée. 4°) Multiplicateur de fréquence suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit de détection fournit un premier signal lorsque la fréquence de répétition du -train d'impulsions d'entrée est supérieure à la fréquence des impulsions 25 de l'oscillateur après passage dans le diviseur de fréquence, un second signal lorsque la fréquence de répétition des impulsions de l'oscillateur aorès division est supérieure à la fréquence de répétition du train d'implusions d'entrée et fournit alternativement les premier et second signaux lorsque ces fréquences sont 30 sensiblement égales. 5°) Multiplicateur de fréquence suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens répondant ou signal de sortie du circuit de détection pour contrôler la vitesse de la variation de fréquence provoquée par 35 l'oscillateur. 6°) Multiplicateur de fréquence suivant la revendication 5, caractérisé ^ar le fait que lesdits moyens de contrôle sont constitués par un circuit d'accélération et de décélération synchronisé fournissant un signal de sortie dont la vitesse de 40 variation est constante quelque soit la vitesse de variation du 70 09859 2037227 signal qui lui est appliqué, ledit circuit d'accélération et de décélération synchronisé transmettant le signal de différence ; fourni par le circuit de détection, à l'oscillateur avec une vitesse de variation qui a été modifiée. 5 7°) Dispositif de commande d'un moteur comportant un circuit de sélection d'impulsions numériques destiné à sélectionner une fraction des impulsions provenant d'une source pilote pour contrôler, impulsion par impulsion, la vitesse de chaque moteur, caractérisé par le fait qu'il comporte un multiplicateur 10 de fréquence a boucle fermée commandé par des impulsions, suivant les revendications 1,2,3,4,5 et 6, destiné à augmenter la fréquence de ladite source pilote afin d'obtenir un contrôle plus précis de la vitesse du moteur.