Brevet FR2143730A1 — publié le 19730209

La présente invention concerne les circuits afférents à des dispositifs d'actionnement électromécaniques, tels que des marteaux d'impression à vi tesse de @onctionnement élevée des valves ou des relais, et, plus particuliè- rement, des circuits à décharge capacitive pour de tels dispositifs. Dans le brevet des E.U.A n 3 330 896 est décrit un redresseur commandé au silicium (SCR) monté en série avec un solénoïde dans un circuil clans lequel un condensateur est chargé de manière à déclencher le solénoide lorsque le SCR est rendu passant. Le condensateur et le bobinage du solénoïde constituent un circuit oscillant permettam d'obtenir des oscillations amorties dont la première crête positive excite le bobinage. Le demi-cycle négatif suivant coupe le redresseur SCR. Les oscillations restantes sont rapidement amorties. de telle sorte que le bobinage ne puisse plus être excité. Un circuit distincl de charge du condensateur est prévu. mais n'est pas déconnecté, avant l'allumage. Dans le brevet des E.U.A. n 3 374 402 est décrit un dispositif d'actionnement à solénoïde du type à décharge capacitive pour imprimante, comprenant un transistor de charge capable de charger rapidement le condensateur entre les cycles d'impression. Un redresseur SCR est utilisé pour déclencher l'imprimante. Cependant, aucune résistance n'est prévue pour permefire au courant de circuler en sons inverse dans le dispositif d'actionnement après la coupure du redresseur SCR. D'autre part, une diode court-circuite l'enroulement du dispositif d'actionnement afin de limiter la force contre-électromotrice induite dans l'enroulement et pour empêcher cette force d'endommager le condensateur. Dans le brevet des E.U.A. n 3 124 729 est décrit un circuit à transistor servant à charger un condensateur dans un circuit à basse tension et à grande vitesse pour mettre en service un solénoïde au moyen d'une décharge capacitive au travers d'un autre transistor. Le solénoïde comporte une diode montée en parallèle de manière à commander la vitesse de la réponse du circuit lorsque le courant du solénoïde prend fin, mais aucun circuit n'est prévu pour fournir un courant inverse au solénoïde après l'allumage. Dans le brevet des E.U.A. n 3 140 428 est décrit un dispositif à décharge capacitive servant à déclencher un solénoïde commandant des marteaux. Ce dispositif permettrait d'obtenir un temps d'impression de 50 microsecondes. Un transistor charge le condensateur et un autre transistor permet au courant de circuler au travers du solénoïde. Une diode est montée en parallèle avec le solénoïde afin d'écrêter la tension négative. Dans le brevet des E. U. A. n 3 191 101 est décrit un solénoide pour lui- primant qui est excité de façon normale et déclenche des marteaux lorsque le courant dans le solénoide est interrompu par un courant égal et de sens opposé qui désexcite momentanément le solénoide. Les dispositifs ci-dessus de l'art antérieur ex mitent en général la présence prolongée d'un courant inverse le bobinage en raison de llutilisation de voies de diodes de faible résistance pour servir de protection contre la force contre-électromotrice du bobinage. Toutefois. le brevet précité n 3 330 996 ne prévoit pas de voie de court-circuitage et permet d'obtenir rapidement une coupure ; par ailleurs, ce même brevet ne prévoit ni courant de démagnétisa- tison, ni circuit de maintien, ce qui ne serait d'ailleurs pas possible car il fait appel à la résonance et à une impulsion de courant inverse pour couper le redresseur SCR.En supposant que l'oscillation ait pris fin, s'il existait un circuit de maintien, rien ne permettrait de couper le redresseur SCEl. La présente invention prévoit le passage. dans un circuit à décharge capacitive pour dispositif d'actionnement électromécanique, d'un courant inverse de démagnétisation dans le bobinage du dispositif d'actionnement. Le courant traversant le bobinage dans le sens inverse est maintenu à un niveau qui s'oppose au passage du noyau magnétique dans la région de flux inverse, ce qui permet d'éviter une remagnétisation du noyau. L'emploi d'un circuit distinct à transistors pour charger un condensateur de manière à commander un solénoide est bien connu dans l'art antérieur de même que la technique consistant, pour réduire la durée de fonctionnement du solénoide, à couper un redresseur SCR et à ne prévoir aucune voie de fai ble résistance. Toutefois, un redresseur SCR ne permet pas l'utilisation d'un courant de maintien. Il n'existe dans l'art antérieur aucun procédé permettant de réduire le cycle de fonctionnement d'un dispositif d'actionnement à l'aide dlun circuit à transistors qui exige une protection transitoire.On sait d'autre part que la constante de temps d'un bobinage varie en fonction du rapport de l'inductance à la résistance, mais. en ce qui concerne les imprimantes com- mandées par circuit à transistors, l'art antérieur ne fait état d'aucun procédé permettant de mettre ce principe en application. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode cie réalisatîco préféré de celle-ci. La figure 1 représente schématiquement un premier niode ne réalisation dlull circuit selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement un second mode cle réalisation d'un circuit selon l'invenion. Sur les deux figures, une borne d'entrée 9 est connectée à la base d'un transistor NPN 10. Des impulsions permettant d'exciter un bobinage il afin cie magnétiser uci noyau 21 de manière à actionner un dispositif tel qu'tin marteau d'impression, une valve, un relais, etc . . sont appliquées à la borne 9. Le collecteur du transistor 10 est connecté au noeud l, et son émetteur est connecté à la masse. Le bobinage 11 est connecté entre les noeuds 17 et 18. Le condensateur 12 est connecté entre le noeud 18 et la masse, et, par conséquent. à l'émetteur du transistor 10. Le transistor 10, le bobinage il et le condensateur 12 sont donc connectés en boule. Si le condensateur 12 est complètement chargé lorsque le transistor 10 passe à l'état conducteur, une pointe élevée de courant traverse le bobinage il afin de magnétiser le noyau 21 de manière à déclencher un dispositif donné. Des courants circulent alors depuis le condensateur 12 et depuis la source de tension Vs, en traversant la résistance 1:3, et se combinent au noeud 18.Le courant combiné IL circule au travers du bobinage 11 et du transistor 10. Une fois que le condensateur 12 s'est déchargé. le courant provenant de la source Vs et traversant ia résistance 13, le bobinage 11 et le transistor 10, fournit un courant de maintien dans le bobinage 11 qui maintient le dispositif commandé par le circuit dans son état déclenché. Le niveau d'énergie requis pour déclencher un tel dispositif à l'aide du noyau 21 et du bobinage 11 est supérieur à celui qui est nécessaire pour niaintenir ce dispositif dans son état déclenché. Les niveaux d'énergie requis varient en fonction de facteurs tels que ies forces de rappel les caractéris- tiques mécaniques. le couplage électromécanique et les pertes électromagnétiques. Les niveaux d'énergie obtenus sont fonction du nonilire de spires et du courant qui traverse le bobinage 11 ampère-tours) et sont ici appelés courant de déclenchement et courant de maintien. La résistance 14 est connectée entre la source de potentiel Vs et le noeud 17. Une fois que le transistor 10 est de-enu non conducteur-, et après l'inversion transitoire du courant, et une impulsion de tension, la résistance 14 est traversée par un courant de démagnétisation qui circule dans le bobinage 11 en sens inverse du courant IL, du noeud 17 vers le noeud 18, afin de fournir un courant contribuant à recharger le condensateur 12. Ceci permet, ce qui est souhaitable, de démagnétiser le noyau 21 du bobinage ] il c'est-à- dire de supprimer la magnétisation résiduelle due aux impulsions continues appliquées au noyau 21. Ceci permet de réaliser le noyau à partir de matériaux moins coûteux, et d'augmenter la vitesse de coupure du régime transitoire.La résistance 14 sert à limiter l'amplitude de la tension en régime transitoire au noeud 17 et au collecteur du transistor 10 lorsque ce dernier est rendu non conducteur. Le transistor 10 peut donc être constitué par un transistor capable de tolérer de faibles variations d'amplitude, ce qui rend inutile l'utilisation de dispositifs de protection, tels que des diodes ou des diodes Zener, dans le circuit. L'amplitude du courant inverse dans le bobinage 11 (lorsque le transistor 10 est coupé) doit être limitée à une valeur inférieure à celle du courant de déclenchement du dispositif pour le bobinage 11 afin d'accélérer la libération du dispositif commandé par ce dernier. Cette limitation de la valeur du courant inverse a également pour effet de prévenir la remagnétisation du noyau magnétique 21 du bobinage 11 lorsque le transistor 10 cesse d'être conducteur. Dans le circuit de la figure 1, le temps nécessaire pour recharger le condensateur 12 est beaucoup plus court en raison du circuit de charge rapide constitué par le transistor 16. Lorsque le transistor 10 est coupé, le potentiel Vo entre le noeud 17 et la masse, de me me que le potentiel Vc aux bornes du condensateur 12 entre le noeud 18 et la masse, augmentent vers le potentiel Vs. Le potentiel Vc augmente évidemment plus lentement que le potentiel Vo. L'émetteur du transistor 16 est connecté au noeud 18, sa base est connectée au noeud 17 par l'intermédiaire de la résistance de couplage 15, et son collecteur est connecté à la source de tension Vs par l'intermédiaire de la résistance 19. Lorsque le potentiel Vo est suffisamment élevé par rapport au potentiel Vc, le transistor 16 devient conducteur afin de fournir un courant de charge supplémentaire pour le condensateur 12. La résistance 19, la résistance 14 et la résistance 13, mais surtout la résistance 19 qui est la plus faible, déterminent la vitesse à laquelle se charge le condensateur 12. Afin d'éviter un chauffage excessif du bobinage 11 et de réaliser une économie de puissance, ce circuit fournit une impulsion présentant au moins une aniplitude et une largeur minimum afin d'actionner le dispositif qui doit être commandé par le bobinage 11. Le courant de maintien moins important qui traverse la résistance 13 et qui produit moins de chaleur est obtenu plus tard. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles tic l'invention appliquées à un niode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'honnie de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de tiétail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre cie ladite invention. REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'actionnement éleètromagnétique à excitation par décharge capacitive du type comprenant un circuit d'actionnement électromagnétique comprenant un bobinage et un noyau, un condensateur, et des moyens de com- mutation présentant des états ouvert et fermé, connectés en boucle pour fournir un courant d'excitation audit bobinage en vue de magnétiser le noyau lorsque les moyens de commutation se trouvent dans leur état fermés caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résistance et une source de potentiel connectées en boucle avec ledit condensateur et ledit bobinage afin de fournir un courant de charge audit condensateur lorsque lesdits moyens de commutation sont dans leur état ouvert, ledit courant de charge traversant ledit bobinage en sens inverse du courant d'excitation pour démagnétiser ledit noyau. 2. - Dispositif d'actionnement électromagnétique à excitation par décharge capacitive du type comprenant un bobinage, un noyau, un condensateur et des moyens de commutation connectés en boucle, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résistance de recharge connectée dans un circuit avec ledit bobinage et ledit condensateur pour fournir une voie de courant de recharge audit condensateur au travers dudit bobinage, ladite résistance ayant une valeur suffisante pour qu'un potentiel de polarisation prédéterminé appliqué à celle-ci puisse limiter le courant de recharge traversant ledit bobinage à une valeur inferieure au niveau de c-ourant requis pour déclencher ledit dispositif d'actionnement et une valeur suffisamment élevée pour démagnétiser le noyau dudit bobinage lors du rechargement dudit condensateur. 3. - Dispositif d'actionnement électromagnétique, à excitation par décharge capacitive du type comprenant un bobinage, un condensateur et un dispositif de commutation, caractérisé en ce qu'il comporte en outre deux résistances, le dispositif de commutation, le bobinage et le condensateur étant montées en série dans cet ordre, l'une desdites résistances étant reliée à la connexion entre ledit bobinage et ledit condensateur, et la seconde desdites résistances étant reliée à la connexion entre ledit dispositif de commutation et ledit bobinage des moyens étant connectés auxdites résistances et à l'extrémité opposée dudit condensateur pour appliquer des potentiels de polarisation servant à charger ledit condensateur. 4. - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation comporte un premier transistor. 5. - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte un second transistor monté en parallèle sur celle desdites résistances qui est reliée audit condensateur, la borne de commande dudit second transistor étant connectée au noeud entre le premier transistor et le bobinage.