Brevet FR2086374A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un montage pour mesurer la force électromotrice produite par un moteur traversé par un courant et notamment pour déterminer la vitesse et le sens de rotation d'un moteur servant à entrainer L'arbre d'entrainement d'une bande magnétique ou pour mesurer la force contre-electromotrice d'une bobine traversée par un courant. Dans les enregistreurs à bande magnétique et notamment dans les appareils qui travaillent en coopération avec des installations électroniques de traitement de l'information, il est nécessaire de. faire démarrer et d'arrêter rapidement la bande magnétique et de la faire passer sur la tête magnétique avec une vitesse élevée aussi constante que possible. Pour permettre d'amener les forces d'accélération au niveau souhaité, on a déjà développe des appareils à bande magnétique dont la bande est déplacée aussi bien dans un sens que dans l'autre au moyen d'un seul galet entraîneur. Afin que la vitesse de consigne puisse être atteinte suffisamment rapidement, notamment lors des changements de sens de déplacement de la bande, le rouleau entraîneur doit être un organe présentant une faible inertie. En enveloppant le galet d'entraînement par la bande sur une grande partie de son pourtour, on veille ainsi à établir un frottement toujours suffisant entre la bande et le galet d'entraînement et à empecher dans une large mesure un glissement de la bande magnétique.Afin que le moteur, qui doit présenter une inertie faible en vue d'une bonne réversibilité de marche, d'une accélération et d'un ralentissement suffisants, comme les galets d'entraînement, il est connu d'accoupler au moteur ou à l'arbre d'entraînement un générateur tachymétrique qui produit une tension proportionnelle à la vitesse de la bande et commande avec cette tension un amplificateur d'asservissement pour le moteur. Un tel dispositif permet de régler l'accélération et le ralentissement de la bande de telle manière que les oscillations longitudinales et le battement de la bande apparaissant dans les enregistreurs à bande magnétique à galets de pression, sont évités dans une large mesure.Cependant un inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'en plus du moteur et du galet d'entraînement, on doit encore accoupler à l'arbre a'entraînement un générateur tachymétrique. Outre le fait que ce générateur tachymétrique est la cause de dépenses importantes, étant donné que seul un générateur tachymétrique de haute précision permet d'obtenir la-précision exigée, ce dispositif augmente l'inertie de l'ensemble du système. C'est pourquoi il est également déjà connu d'utiliser, comme signal de commande pour l'amplificateur d'asservissement, non non pas le signal de sortie d'un générateur tachymétrique, mais la force électromotrice du moteur d'entraînement luî-meme, qui constitue une mesure directe de la vitesse et du sens de rotation du moteur.Dans le dispositif connu, dans le cas du démarrage de la bande, le moteur est d'abord amené à environ 8Q 's0 de sa vitesse nominale. A cet instant, un dispositif de commande commence à contrôler la force électromotrice du moteur sous la dépendance d'une impulsion de cadence. A chaque impulsion une bascule bistable est positionnée, qui débranche l'amplificateur d'asservissement et ouvre une porte, la force électromotrice du moteur étant alors contrôlée à l'aide d'un comparateur. Si le moteur n'a pas encore atteint sa vitesse de consigne, la bascule bistable est remise à zero et le courant continu à être envoyé au moteur.Mais si le moteur a atteint sa vitesse de-consigne, le bascule bistable n'est pas remis à zéro immédiatemeIrt, mais le moteur continue à tourner sans recevoir de courant de l'ampliflcateur tasser vissement, jusqutà ce que sa force électromotrice soit tombée au-dessous d'une valeur determinée. Le moteur travaille alors en générateur. A cet instant, la bascule bistable est remise à zéro et le moteur est amené à nouveau à sa vitesse de consigne par l'intermédiaire de l'amplificateur d'asservissement. Avec cette méthode, des impulsions de courant ne sont donc envoyées au moteur que lorsque sa vitesse est tombée au-dessous d'une valeur de consigne déterminée. Outre le fait que l'ensemble du dispositif de commande est assez onéreux, il résulte une certaine irrégularité dans la vitesse de la bande du fait que le moteur est mis en et hors circuit pendant certains intervalles de temps. La présente invention-a pour but de créer un montage pour mesurer la force électromotrice d'un moteur traversé par un courant et notamment un montage pour déterminer la vitesse de rotation d'un moteur, servant de moteur d'entrainement pour l'arbre d'entraînement d'une bande magnétique, qui en premier lieu est moins coûteux que le dispositif connu et, d'autre part, évite une variation importante de la vitesse de la bande grâce au fait que le moteur n'est pas continuellement mis en et hors circuit.Ce problème est résolu conformément à l'invention par le fait que le moteur est monté en série avec une bobine comportant une inductance proportionnelle à celle du moteur et avec une résistance ohmique porportionnelle à la résistance interne du monteur, et que sur cet ensemble est branché un amplificateur opérationnel connu en soi comportant deux entrées, à l'une desquelles est appliquée la tension totale appliquée au montage série, tandis qu'à l'autre entrée est appliquée la tension apparaissant aux bornes du moteur, une tension correspondant à la force électromotrice du moteur pouvant être prélevée à la sortie dudit amplificateur. A titre d'exemples on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé deux formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 montre un montage suivant l'invention. La figure 2 montre un montage pour la mesure de la force contre-électromotrice d'une bobine. Le montage de la figure 1 est constitué par un moteur M, une bobine Li, une résistance R1 et un amplificateur opérationnel V. La tension totale Ug est appliquée au montage série constitué par le moteur M, la bobine L1 et la résistance R1. La tension totale U est appliquée à une g entrée E1 de l'amplificateur V et la tension U apparaissant m aux bornes du moteur est envoyée à la seconde entrée E2. A iasortie A de l'amplificateur V on peut prélever une tension UEMK correspondant à la force électromotrice du moteur, lorsque les deux entrées de l'amplificateur sont branchées de telle manière qu'on a la relation suivante UEMK = (1+k) Um - k . Ug Pour le circuit entier constitué par le moteur M, la bobine L11 la résistance R1 et avec la tension totale Ugy on a la relation Ug = UEMK+ dt-L + i R-+ IR + di Ug = UEMK+ dt dt Li où UEMK est la force électromotrice du moteur, L l'inductance du moteur et R la résistance interne du moteur. Il en résulte UEMK + ddi L + iR = U où U est la tension apparaissant aux bornes du moteur. Ce m qu'on écrit sous la forme UEMK = Um ~ (di/dt .L + iR) Lorsqu'on fixe les valeurs de L1 (bobine en série avec le moteur M) et de R1 (résistance en série avec le moteur) par les conditions L = k L1 R = k R1 il s'ensuit UEMK = Um - k (di/dt # L1 + iR1) di Mais comme : i . R1 + dt . L1 = Ug - Um on obtient donc UEMK = U - k (Ug - Um) = (1 ±k) Um;- k .Ug m Par suite, pour k = 1, on a la relation UEMK = 2 Um - Ug Lorsque, par conséquent, les entrées de l'amplificateur opérationnel V sont branchées de telle manière qu'il double la tension U régnant aux bornes du moteur et appliquée m à l'entrée E2 et soustrait de cette valeur la tension totale U appliquée à l'entrée E1,-il apparaît à sa sortie A une g tension UEMK correspondant à la force électromotrice du moteur. Etant donné que la force électromotrice du moteur est proportionnelle par ailleurs à a vitesse de rotation du moteur, on obtient donc une valeur qui peut être utilisée directement pour le réglage.du moteur dans un circuit connu en soi comportant un amplificateur d'asservissement. On a expliqué ci-dessus l'invention à l'aide d'un montage pour mesurer la force électromotrice produite par un moteur traverse par un courant. Avec une modification insignifiante, l'enseignement apporté par l'invention peut cependant être utilisé pour la mesure de la force contre électromotrice de bobines. Pour cela il suffit de monter en série avec la bobine une résistance ohmique proportionnelle à la résistance de la bobine et de prévoir un amplificateur opérationnel connu en soi, à une entrée duquel est envoyée la tension appliquée aux bornes du montage série, tandis qu'à l'antre entrée est envoyée la tension apparaissant aux bornes dee la bobiie. On peut alcre prélever à la sertie de l'amplificateur une tension correspondant à la force contre-électcometrice. La figure 2 montre un montage pour mesurer ;a force contre-électromotrice d'une bobine. Ge montage est constitué par la bobine L, la résistance R1 montée en série et un amplificateur opérationnel à une entrée E1 duquel est appliquée la tension totale Ug tandis qu'à l'autre entrée E2 est appliquee la tension Us apparaissant aux bornes de la bobine. s A la sortie A de l'amplificateur opérationnel V on et alors prélever une tension UEMK proportionnelle à la force contreélectromotrice, lorsque les entrées dudit emplificateur sont branchées de telle maniere qu'on ait la relation suivante UGEMK = (1 + k) Us - kUg on a par ailleurs Ug = dt L + iR + iR1, où R estla résistance et L l'inductance de la bobine, et UGEMK = di/dt # L d'où : UGLMK = Us - iR Si on impose la condition R = k R1, il s'ensuit UGEMK = Us - k.i.R1 i.R1 = Ug - Us UGEMK = Us - k (Ug - Us) = (t + k) Us - kUg et si on prend k - X, on obtient finalement: : UGEMK = 2Us - Ug REVENDICATIONS Montage pour mesurer la force électromotrice prodaite par un nn moteur traverse par un courant et notamment pour déterminer la vitesse de rotation d'un moteur servant 1 entralner l'.rbre d'entrainenent d'une bande magnétique, c ractilsé par le fait que le moteur (Mj est monté en rie avec une bobine (L1) comportant une inductance proportionneJie à celle du moteur et avec une résistance ohmique (R) proportionnelle à la résistance interne du moteur, et sur cet ensemble est branché un amplificateur opérationnel (V) connu en soi comportant deux entrées (E1, E2), à l'une desquelles (E1) est appliquée la tension totale (Ug) appliquée au montage série, tandis qu'à l'autre entrée (E2) est appliquée la tension (Um) apparaissant aux bornes du moteur (M), une tension (UEMK) correspondant à la force électro-motrice du moteur pouvant être prélevée à la sortie (A) dudit amplificateur. 2. Montage suivant la revendication t, caractrissé par le fait que le facteur de proportionnalité (k) entre l'inductance (L) du moteur (M) et l'inductance de la bobine (L1) d'une part et entre la résistance interne (R) du moteur (M) et la résistance ohmique (R1), d'autre part a pour valeur 1. 3. Montage pour mesurer la force contreélectromotrice d'une bobine traversée par un courant, caractérisé par le fait que la bobine (L) est montée en série avec une résistance ohmique (R1) proportionnelle à la résistance (R) de la bobine (L) et qu'à cet ensemble est raccordé un amplificateur opérationnel (v) connu en soi comportant deux entrées (El, E2), à l'une (E1) desquelles est envoyée la tension totale (Ug) appliquée au montage série, tandis qu'à l'autre entrée (E2) est envoyée la tension (U5) apparaissant aux bornes de la bobine (L), une tension (UGEMK) correspondant à la force contre-électromotrice de la bobine (L) pouvant etre prélevée à la sortie (A) dudit amplificateur. 4. Montage suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le facteur de proportionnalité (k) entre la résistance (R) de la bobine (L) et la résistance ohmique (R1) est égal à 1.