Brevet FR2211730A1 — publié le 19740719

L'invention est relative à un dispositif de commande , pour la commande rapide d'inductances, notamment d'électro-aimants de couplage- d'imprimantes rapides utilisés pour la fourniture de données, i la sortie d'installations de traitement de données. De tels électro-aimants de couplage sont utilisés fréquemment pour entratner ou freiner des éléments en mouvement et de préférence sont commandés par des interrupteurs électroniques. L'enroulement de l'électro-aimant constitue une charge inductive dont l'enclenchement ou le déclenchement rapide présente, comme on le saint, des difficultés. Les couplages par électro-aimants de ce genre doivent présenter des temps d'enclenchement et de déclenchement adaptés b la vitesse de frappe de l'imprimante rapide. Il faut donc que l'établissement et la dispadtion du champ magnétique dans l'enroulement steffectuent très rapidement, pour que le couplage par électro-aimant puisse réagir dans les temps les plus courts et soit de nouveau prat pour le signal de commande suivant. On sait commander l'établissement relativement rapide d'un champ magnétique dans ltenroulement d'un électro-aimant à l'aide d'augmentations de courant ou e tension n'agissant qu'au moment de ltenclenchement. Pour cela on a proposé diverses variantes. 10 L'enroulement à commandes de ltélectro-aimant, constituant une inductance, est branché en série avec un élément R - C aux bornes d'une source de tension. On obtient un établissement relativement rapide du champ magnétique par le fait que la constante de temps L/R d'établissement du courant est réduite par enclenchement d'une résistance et que la charge du condensateur à travers 1 'enroulement de 1 'électro-aimant compense partiellement l'influen- ce de l'inductance (A - Speiser. Digitale Rechenanlage.1965 page 334). L'inconvénient est que ce dispositif ne permet pas d'obtenir un déclenchement rapide. Pour éliminer cet inconvénient on sait shunter le montage série composé de l'inductance et de l'élément R-C par une résistance qui avec le montage série, forme un circuit de décharge (demande de brevet d'Allemagne Fédérale mise à l'examen public sous le numéro 1.762.822). En outre on sait complèter ce circuit de décharge par une résistance et par l'introduction de l'espace collecteur-émetteur d'un second transistor (demande de brevet d'Allemagne Fédérale mise b l'examen public sous le numéro 1.762.821). Ces deux montages permettent bien de réduire le temps de décharge du condensateur, mais leur mise en oeuvre présente des difficultés.La résistance shunt constitue par exemple une deriva- tion qui, du ES-t qu'elle agit aussi à l'enclenchement, constitue une cnarge supplémentaire pour le transistor de commande. Le temps de décharge ne peut donc être réduit de cette façon que une manière limitée car on ne peut réduire à volonté la résistance shunt. Comme le circuit de décharge est complété par un second transistor, le réglage du courant de décharge est parti culièrement critique et ne peut être mis en oeuvre que dans certaines conditions. 2 L'enroulement de l'électro-aimant est tout d'abord bran- ché au moyen d'un interrupteur électronique, sur une source de tension relativement élevée jusqu'à ce que le champ magnétique soit établi. Une fois atteint le courant nominal, l'enroulement de l'électro-aimant est branché par un second interrupteur u source de tension de fonctionnement normale. L'instant de comamu- tation est déterminé par un discriminateur de courant disposé dans le circuit de l'enroulement de 6lectro-aimant. L'inconvénient technique de ce montage est sa complication et son prix élevés. Il exige deux interrupteurs électroniques de mAeme puissance de coupure, dans lesquels l'opération d'enclenchement et de déclenchement est commandée par un étage basculeur bistable particulier. Commediscriminateur de courant, on peut utiliser, à titre de remplacement, un montage comparateur de tension qui compare une tension décroissant dans le circuit de charge à une tension prélevée sur la tension de fonctionnement. L'utilisation de deux tensions différentes pour enclencher un électro-aimant est également décrite par R. SWOBODA : THYRISTOREN, 1968, pages 70-72. Selon une variante avantageuse du principe déjà décrit, l'enroulement de l'électro-aimant n'est pas branché directement sur la source de tension relativement élevée, mais un condensateur chargé à cette tension se décharge dans enro- lement de l'électro-aimant au moment de l'enclenchement. Pour couper la tension relativement élevée on n'a dDnc pas besoin d'un second interrupteur électronique.Le montage connu est éoAufpé de deux thyristors, les cycles de charge du condensateur étant commandés par an thyristor eb le second trriss,r commandant lte;- clenchement de l'électro-aimant lorsque le condensateur est charge. L'inconvénient est que d'une part, pendant la charge du condensateur, l'enclenchement de l'électro-aimant est impossible et que le condensateur ne peut être rechargé que lorsque l'électro-aimant est de nouveau coupé et d'autre part, qu'on ne peut arriver à utiliser avantageusement le même accumulateur d'énergie pour plusieurs électro-aimants. Pour des électro-aimants à commande rapide, notamment des électro-aimants pour installation de traitement de donnés, les montages connus ne sont donc pas utilisables. l'invention-a donc pour but d'éviter, au prix d'une complication et d'un coût admissibles, les défauts énumérés ci-dessus et de permettre en même temps une fabrication plus économique pour une utilisation multiple des éléments composants volumineux. Le problème que vise à résoudre l'invention est de éali- set un montage comportant un circuit'de décharge à faible temps de rétablissement qui permette d'enclencher plusieurs inducteurs selon une succession rapide. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par le fait que des inductances susceptibles d'être mises en circuit ou encleflchéesselon n'importe quelle succession désirée sont branchées sur la tension de fonctionnement par l'intermédiaire d'une inductance auxiliaire et'que l'inductanceauxiliaire est, pendant un certain temps, montée en parallèle avec celle des inductances qui est enclenchée. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'inductance auxiliaire est notablement infdrieure à chacune des inductances successivement enclenchées, le rapport d'inductance déterminant l'instant de coupure du thyristor et étant égal à environ 1/10. L'invention permet, contrairement aux montages connus, de commander rapidement ét de façon plus rationnelle des inductances, notamment des électro-aimants de couplage d'imprimantes rapides. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la fig.1 est un schéma de principe du montage conforme à l'invention, - la fig.2 représente graphiquement les variations du courant et de la tension à l'enclenchement de l'une des inductan oes LpqJ - la fig.3 représente le schéma équivalent du montage de la fig.l,et - la fig.4 représente un schéma équiyaîent simplifié correspondant à celui de la figure 3. La figure 1 représente un mode de réalisation de montage conforme à l'invention, pour enclencher rapidement les inductances LM1, LM2, LM3, qui peuvent être commandées, selon n'importe quelle succession désirée,par les interrupteurs S1,S2,S3 qui n'ont été indiqués que schématiquement.Ces inductances peuvent, par exemple, autre des électro-aimants de couplage Mî M2, M3 qui sont utilisés en grand nombre dans les imprimantes rapides, l'électro-aimant M1 servant par exemple à exercer un couple dans un sens, l'électro-aimant M2 servant à exercer un couple dans le sens opposé et l'électro-aimant M3 servant au freinage-fonction-- nellement l'enclenchement de ces électro-aimants n'est concevable que successivement, l'électro-aimant M1- ne devant par exemple Autre déclenché par l'interrupteur S1 qu'avant l'enclenchement de M2 ou M3 par S2 ou S3.La commande électronique des interrupteurs S1, S2. S3 et du thyristor Th, ainsi que le dimensionnement du circuit magnétique pour le déclenchement rapide, sont en principe connus et sortent du cadre de l'invention. Une commande rapide des électro-aimants de couplage. M1, N , M3 est rendue possible conformément à l'invention, par le fait qu'immédiatement après le déclenchement par exemple de l'électro- aimant de couplage M1, les électro-aimants M2 ou M3 peuvent être enclenchés, car on pose comme condition fondamentale que le-condensateur accumulateur d'énergie C s'est entre-temps rechargé. Cette condition est satisfaite étant donné que ce condensateur C n'est relié que pendant l'opération d'enclenchement au circuit de félectro-aimant qui se compose par exemple du thyristor Th (conducteur), de l'électro-aimant du couplage M1 et de l'interrupteur électronique S1. La recharge du condensateur accumulateur d'énergie peut s'effectuer ainsi immédiatement après l'achèvement de l'opération d'enclenchement, c'est-8-dire après coupure du Hyristor Th. Le fonctionnement du montage de commande sera expliqué à l'aide de la figure 2 qui représente en fonction du temps t les variations de l'intensité -du courant I et de la tension U. S'il s'agit par exemple d'enclencher l1électro-aimant de couplage M1, l'interrupteur S1 est fermé (fig.1) et en même temps le thyristor Th est rendu conducteur. Le condensateur accu- mulateur d'énergie C chargé à la tension de charge U2 se décharge à travers l'inductance LMî' C et LMi constituant un circuit réso nuant série. Cette opération est représentée dans la partie 1 de la figure 4. Le courant iM qui traverse l'inductance LM1 augmente de façon à peu près sinusoldale et correspond dans cette partie au courant iTh traversant le thyristor. A la fin de la partie 1 le courant iM atteint sa valeur maximale AI et l'électro-aimant de couplage M1 a été actionné.La capacité du condensateur accumu lateur .d'énergie C doit titre dimensionnée de telle manière que le courant maximal ÎLM soit supérieur au-courant nécessaire pour exciter l"électro-aimant de couplage M1 afin d'assurer une manoeuvre store de ltéleetro-aimant. La tension Uc aux bornes du condensateur accumulateur d'énergie C décroît à peu près suivant une sinusotde et descend finalement en-dessous de la tension de fonctionnement U1.La diode D, non conductrice Jusqu'à cet instant, devient conductrice et, à travers la résistance interne Ri de la source de tension de fonetionnement U1, l'inductance auxiliaire LH se trouve branchée en parallèle avec ltinductance LM1. il faut cependant que mebme dans cet état de montage en parallèle une oscil- lation périodique soit encore possible. Sur la figure 3 on a représenté le schéma équivalent correspondant. Celle des inductances quiet enclenchée est désignée par LM, R représentant les pertes par courants de Foucault et X la résistance ohmique de ltenroulement de l'inductance LM L'inductan ce 'auxiliaire, conformément à l'invention est notablement inférieure à l'inductance 9, le rapport des inductances K=LH: eM étant environ égal d 1/10. En sérié avec l'inductance auxiliaire LH est branchée la résistance interne Ri de la source de tension de fonctionnement U1, Ri englobant encore les résistances de pertes relativement faibles apparaissant dans cette branche. Dans le cas du montage en parallèle d'impédances d'une telle inégalité, on peut adopter le schéma équivalent simplifié de la figure 4, ce qui permet de mieux se rendre compte de la raison d'être des conditions exprimées ci-dessus. Une condition préalable est constituée par le dimensionnement du montage, suivant lequel le rapport d'inductances LM peut titre choisi à l'intérieur des limites définies par les inégalités suivantes : 2 1) LH Ri C ~ > Le point de coupure P du thyristor Th doit se trouver, comme le montre la figure 2, en dessous du courant maximal ÎLM qui traverse 'inductance 9 d'un électro-aimant de couplage. Le point de coupure P du thyristor Th doit se trouver, comme le montre la figure 2, au-dessus du courant de maintien In d'un n électro-aimant de couplage M. A une valeur moyenne avantageux correspond le rapport d'inductances K = 1/10 indiqué. Ensuite la tension aux bornes du condensateur uc continue à décroître et peut prendre des valeurs négatives. L'inductance auxiliaire LH est parcourue par un courant ILH dont les variations sont indiquées dans la partie 2 de la figure 2. A travers le thyristor ne s'écoule que le courant différentiel iTh =iM - iLH dont les variations sont indiquées en trait interrompu dans la partie 2 de la figure 2. A l'instant P le courant iTh s'arinule et le thyristor cesse d'être conducteur. A partir de cet instant, le condensateur accumulateur énergie C est rechargé, à travers la résistance de charge R, par la source de tension U2 et la tension uc aux bornes du condensateur C augmente de nouveau jusqu'à sa valeur de départ.Le temps de rétablissement tE du circuit de décharge correspond à la partie 3 de la figure 2. Les conditions pour l'enclenchement d'un autre électro-aimant de couplage M se trouvent ainsi rétablies. Indépendamment de ia charge par la tension u2 du condensateur accumulateur d'énergie C, la tension dé fonctionnement fait circuler dans 1'inductance auxiliaire LH et l'inductance LMl un courant 1M = iLH qui, déterminée par les résistances du circuit, doit correspondre au moins au courant de maintien 1H de l'électro-aimant de couplage M. me il va de si et comme il résulte d t ailleurs déjà de ce quI précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses medes d'application, non plus qu a ceux des modes de réalisation de ses dIverses parties, ayant été plus spécialément indiqués : elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande, pour la commande rapide dtin- ductances, notamment d'électro-aimants de couplage d'imprimantes rapides d'installations de traitement de données., dans lequel l'inductance à commandesest disposée dans le circuit de décharge, commandé par thyristor, d'un condensateur monté aux bornes d'une tension de charge relativement élevée, et dans lequel le champ magnétique est maintenu par une tension de fonctionnement relativement faible, lequel dispositif de commande est caractérisé en ce que les inductances susceptibles d'Aetre mises en circuit ou enclenchées suivant n'importe quelle succession désirée (LM1, LM2, LM3) sont branchées sur la tension de fonctionnement (U) par l'intermédiaire d'une inductance auxiliaire (LH) et en ce que l'inductance auxiliaire (LH) est,pendant un certain temps,montée en parallèle sur celle des inductances (LM1, I2,, 3) qui est enclenchée. 2. Dispositif de commande selon-la revendication 1, caractérisé en ce que l'inductance auxiliaire (LH) est notablement inférieure d l'inductance b commandes (LM1, LM2, i 3) et en' ce que le rapport de ces inductances (K) détermine l'instant de coupure (P) du thyristor (Th). 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport d'inductances (K) est à peu près égal d 1/10.