Brevet FR2181435A1 — publié le 19731207

La présente invention a pour objet une tachymétrie électronique pour moteur à courant continu à excitation séparée dont l'ali- mentation d'induit est assurée en courant redressé sous tension sensiblement constante mais en durées d'alternances individuellement commandées comme c'est le cas des alimentations commandées par un montage d'éléments tels que ceux connus sous les dénominations commerciales de thyratrons et thyristors, Ce mode d'alimentation peut se résumer selon les graphiques de la Fig.l jointe, (A) à (D):: la tension secteur est redressée comme indiqué en (A) et n'est appliquée aux bornes du moteur pen dant chaque alternance que pendant un temps d t ouverture des thy- ratrons ou thyristors débutant à l'instant d'application d'une impulsion de commande, graphique (B) au cours de toute alternance, Les instants d'application de ces impulsions sont variables dans le temps selon le programme de commande de rotation désiré.Pour la clarté de l'exposé, on a indiqué à titre illustratif quatre de ces impulsions dont chacune présente un décalage distinct vis à vis du début de chaque alternance du secteur redressé. I1 s'ensuit que la tension aux bornes de l'induit du moteur, courbe (C), est constituée d'alternances dont chacune débute abruptement à l'apparition d'une impulsion de commande de déclenchement des thyratrons ou thyristors et se termine, eu égard à la self-inductance du bobinage d'induit, à un instant retardé par rapport à la fin de l'alternence secteur en présentant un front de remontée arrière également raide, Entre les temps d'alimentation en tension" tl-t2, t3-t4, t5-t6, t7-t8, ete...et pourvu que le rapport self-inductance/résistance ohmique de l'induit du moteur soit convenablement limité, en pratique et à simple titre illustratif, à une valeur avoisinant 2,10-3, il existe des paliers t2-t3, t4-t5, t6-t7, etc., pendant lesquels la tension entre les balais de l'induit du moteur mesure de façon précise la valeur de la force contre-électromotrice engendrée dans l'induit, donc en fait, une valeur de tension proportionnelle à la valeur de la vitesse de ro tation du moteur, valeurs de paliers ul, u2, > , etc... qui, pour la clarté de l'exposé, sont comme dit montrées différentes après les alternances de la tension d'alimentation, La courbe (D) donne, pour mémoire, la forme d'onde du courant qui traverse l'induit du moteur. Un but de lXinvention est de tirer parti de l'existence des des dits paliers représentatifs de la vitesse de rotation du moteur pour en dériver, par voie électronique et sans recours à une génératrice tachymétrique, un signal de mesure de cette vitesse de rotation. Un dispositif de tachymétrie électronique selon la présente invention se caractérise de façon générale en ce qutil comporte un montage échantillonneur de la valeur de tension existant aux bornes de l'induit du moteur entre ses périodes d'alimentation en lesquelles est inhibée au contraire toute possibilité dtun tel échantillonnage et pendant lesquelles est conservée la mémoire de la valeur de tension qui a été ainsi écantillonnée, Selon une autre caractéristique de l'invention, en un tel montage, les signaux définissant ces périodes d'échantillonnage et d'inhibition d1écllantillonnage sont réalisés par traitement de la forme d'onde de la tension appliquée à l'induit du moteur Pour exposer l'invention en son détail, on se reporte aux figures jointes, qui représentent: Fig.l, outre les graphiques et courbes précédemment décrits, d'autres graphiques, de (E) à (G) utiles à la compréhension de l1exposé, et, Fig,2, * simple titre illustratif, un schéma de tachymétrie éléxtronique établi en conformité de l'invention et dont peuvent se déduire directement toutes variantes technologiques entrant dans le cadre de l'invention, Sur la Fig.2, on n'a pas détaillé l'alimentation 2 qui doit se comprendre du caractère précisé et, bien entendu, de réalisation classique en soi délivrant des formes d'onde de tension du genre de celles indiquées sur le graphique (C) de la Fig.l aux périodes tl-T2, t3-t4, t-t6, t7-t8, etc...Ce graphique précise, illustrativement, la forme d'onde de tension entre les balais du moteur à courant continu 1 dont un côté de l'induit est supposé à la terre pour simplifier bien qu'en pratique cela puisse ne pas être le cas pour un moteur à deux sens de rotation, La forme d'onde de tension apparaissant au point 7 est dirigée à travers un montage potentiométrique série 9-10 sur la sortie 13 du disnositif. A cette sortie 13 est également reliée celle d'un amplificateur différentiel 11 équipé d'une boucle de rétro-action contenant un condensateur 12 entre sa sortie et son entrée d'information0 Ell l'absence d'information à son entrée, ce circuit réalise une mémoire pour 1'information précédemment acquise, avec sortie en 13 sur très basse impédance. Du point 15 entre les résistances 9 et 10, la forme d'onde de tension est dérivée sur une entrée d'un circuit-porte 8 dont la sortie est reliée à l'entrée d'information de l'amplificateur 11. Le circuit 8 est rendu passant en dehors des périodes d'alimentation du moteur et transforme ainsi l1 amplificateur 11 en semi-intégrateur à faible constante de temps. La sortie 13 délivre alors une forme d'on de de polarité inverse à celle existant au point 7 et dont l'am- plitude dépend du calibrage des résistances 9 et 10 Cette tension suit les variations des paliers '11, u2, u3, ... de valeurs représentatives de la vitesse de rotation du moteur.Lors des périodes dtalimentation en tension du moteur, le circuit 8est bloqué et le condensateur 12 garde en mémoire le niveau du palier précédent. Du fait de la très faible impédance de sortie de l'amplificateur Il, le niveau 13 n'est pas influencé par le courant qui traverse les résistances 9 et 10 qui sont de valeurs relativement fortes vis à vis de cette impédance, Pour commander le circuit-porte 8, la tension existant en 7 est appliquée sur un circuit dérivateur de forme d'onde constitu par le condensateur série 4 et la résistance shunt 5 à la masse, La forme d'onde dérivée est sensiblement telle qu'indiquée sur la courbe (E) de la Fig. i. Elle est appliquée, à travers un circuit à seuil 3, sur un circuit 6 qui. remet ses alternances en une même polarité, en l'amplifiant de façon convenable pour la commande du circuit-porte 8 qui reçoit alors, sur une entrée d'inhibition, une forme d'onde sensiblement rectangulaire du genre de celle représentée sur la courbe (F) de la Fig.l, dont les intervalles entre créneaux TI, T2, T3, .. > définissent les npaliersn qui sont échan. tillonnés par le montage. Un montage à diodes à effet Zener 14 entre le point 7! et le point de connexion entre 4 et 5 complète le montage, Le seuil 3 évite un blocage de la porte 8 pour des variations à faible pente des paliers qui seraient dues à une variation de vitesse du moteur entre deux périodes d'alimentation::, Les diodes à effet Zener 1 servent à maintenir le blocage de la porte 8 pour tout niveau de la tension d'alimentation supérieur au niveau indiqué en Z sur le graphique (C) afin de suppléer alors loe réseau dérivateur 4-5 dont l'information passerait par zéro pendant la durée du sommet de l'alternance dè llalimentation, La courbe (G) de la Fig.l montre alors un exemple de variation de la tension en l3,qui mesure à tout instant la vitesse du moteur. Le circuit 6 peut, par exemple et d'une première façon, consister en deux voies unidirectionnelles de directions de conduction inverses et ayant chacune une capacité shunt à la masse, les sorties de ces voies étant réunies sur l'entrée d'un amplificateur dont la sortie attaque alors l'entrée de commande d'inhibition de la porte 8* Une autre façon d'établir ledit circuit 6 consiste à y incorporer une bascule bistable actionnée au travail par le front montant a) de la forme d'onde du graphique (C) et remise au repos par le front descendant b) de cette forme d'onde, ces fronts étant suffisamment raides pour une telle action, le second étant remis de même polarité que le premier dans la dérivation, voir graphique (E) De toutes façons, le dispositif assure un échantillonnage de la tension existant en chaque intervalle de temps entre deux périodes d'alimentation du moteur, un maintien de la dite valeur de tension pendant la période d'alimentation qui suit un tel temps d'échantillonnage, et ainsi de suite, tout en éliminant sur sa sortie I1 effet des variations de la dite tension d'alimentation du moteur pendant chacune des périodes d'alimentation. Un avantage, entre autres, du dispositif réside dans le fait qu'il assure une tachymétrie efficace même à de très basses vitesses de régime du moteur. R B V E N D I G A T I O N S . 1. - Dispositif de tachymétrie électronique pour moteur à courant continu à excitation séparée dont l'induit est alimenté pendant des périodes de durées variables des alternances d'une tension redressée-, caractérisé en ce qu'il comporte un montage échantillonneur de la valeur de tension existant aux bornes de l'induit du moteur entre ses périodes d'alimentation et un circuit mémorisant la dite valeur entre deux périodes d'alimentation consécutives de l'induit, 2* - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dit circuit consiste en un am?lificateur intégrateur à faible constante de temps et sortie à très basse impédance pour le prélèvement du signal de mesure tachymétrique et le dit montage échantillonneur comporte un circuit-porte ayant sa sortie reliée à l'entrée dudit amplificateur et rendu passant au cours des intervalles de temps entre périodes d'alimentatioil de l'induit du moteur. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit-porte reçoit la tension appliquée aux bornes de l'induit du moteur et a une entrée d'inhibition reliée à la sortie d'un montage modeleur de la forme d'onde de cette tension par différentiation suivie d'une mise en même polarité des parties de polarités contraires du signal résultant de cette différentiation. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à la tension différenciée est superposée une composante pré- levée par écrêtage de la forme d'onde de la tension appliquée à l'induit du moteur, écretage assuré à un niveau voisin du maximum de la forme d'onde. 5. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une bascule bistable est insérée entre la sortie du différentiateur et entrée d'inhibition du circuit-porte. 6. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un circuit à seuil est inséré entre la sortie du différentiateur et l'entrée du circuit ae mise en meme polarité dudit signal différencié. 7. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tension appliquée audit circuit-porte est prélevée sur un diviseur de tension à résistances série de hautes valeurs.