Brevet FR2221866A1 — publié le 19741011

La présente invention concerne un amplificateur, notamment pour channe d'asservissement, avec dispositif de sécurité, On sait que le domaine d'application des amplificateurs est extrêmement vaste. I1 existe un type d'amplificateur utilisé pour amplifier des tensions, fonction d'un paramètre, et dont le signal de sortie est utilisé pour asservir le paramètre. Or, il peut arriver que, par rupture de connexion, mauvais contact, etc... la tension à l'entrée de ltamplificateur vienne à disparaître, ce qui fausse les conditions d'établissement du signal d'asservissement. En particulier, dans une chaîne d'asservissement de la vitesse d'un moteur, où l'on compare généralement une tension de consigne la tension fournie par une génératrice tachymétrique couplée au moteur et où l'amplificateur différentiel, alors utilisé, agit sur un organe de commande dudit moteur, la chaîne d'asservissement - en cas de disparition de la tension provenant de la génératrice réagit sur l'organe de commande dans le sens d'un accroissement de la vitesse du moteur; il se produit, par suite, un emballement qui peut entre destructif puisqu'il n'est limité que par la saturation de l'amplificateur ou de l'organe de commande. Cette situation peut d'autant plus se présenter que la génératrice tachymétrique ou capteur" est éloignée généralement de l'organe de commande et, par suite, de l'amplificateur. La présente invention a pour objectif de remédier à cet inconvénient, par des dispositions évitant tout conditionnement susceptible de conduire à l'apparition d'un tel phénomène. Des circuits limiteurs de courant sont connus de nombreuses publications ou brevets, qui - dans une chaîne d'asservissement de moteur - réagissent sur ladite chaîne quand le courant considéré atteint une ( ou plusieurs) valeur (s ) , prédéterminée ( 5 (s)* De tels circuits assurent efficacement une protection du moteur en cas de surcharge .Ils restent néanmoins inopérants dans le cas où le couple demandé au moteur est faible et ne répondent pas au problème de limitation de vitesse si la tension tachymétrique disparaît. L'InventIon concerne un amplificateur pourvu d > un dispositif conçu pour assurer une sécurité totale, notamment en provoquant - dans une chaîne d'asservissement de moteur - l'arrêt complet de ce dernier en cas de disparition de la tension à l'entrée dudit amplificateur, tout en laissant le bénéfice de la totalité de la puissance disponible lors du démarrage ou d'une brusqué augmentation du couple résistant Ce dispositif de sécurité peut bien entendu entre complémentaire d'un circuit limiteur de courant tel que ceux précédemment mentionnés. L'amplificateur conforme à l'invention est principalement ca caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'établissement - en cas de défectuosité de la source de tension d'entrée Eg de l'amplificateur - d'une tension de blocage de l'amplificateur Eb, fonction essentiellement de l'impédance d'entrée ZI présentée par ledit amplificateur, des dispositions étant prises pour que a) en fonctionnement normal, lesdits moyens conduisent à la superposition - à la tension Eg - d1une tension Ef essentiellement fonction de l'impédance G1 de la source de tension Eg. b) G1 soit très petit par rapport à Z1. Les autres caractéristiques et les avantages de l'invention ap parattront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - figure l,le schéma de principe d'une partie d'un amplificateur avec dispositif de sécurité conformément à l'invention, - figure 2, le schéma détaillé de cette mtme partie,l'amplificateur étant dans une chatne d'asservissement de la vitesse d'un moteur avec, comme source de tension d'entrée, une génératrice tachymétrique liée mécaniquement au moteur. Sur la figure 1, la référence 1 désigne l'amplificateur conforme à l'invention, la référence 2 désigne une source de tension d'entrée, la référence 3 désigne l'organe d'utilisation de la tension de sortie dudit amplificateur0 L'amplificateur 1 comporte une partie classique 11 dont l'imp4- dance d'entrée est figurée par ZI, et un dispositif de sécurité 12; ce dernier est relié à l'entrée de l'amplificateur à laquelle est appliquée la tension fournie par la source 2 dont l'impédance est figurée par Gl. Le dispositif de sécurité 12 est essentiellement constitué par une source de tension 121 en série avec une résistance R14 Lorsqu'il est utilisé de façon classique (ctest-à--dire, sans le dispositif 12), l'amplificateur 1 reçoit en entrée la tension fournie par la source 2, et peut, dans le cas d'un amplificateur différentiel recevoir sur une autre entrée la tension fournie par une autre source non représentée (tension de consigne); il fournit à l'organe 3 une tension d'asservissement. Si; par rupture de connexion, mauvais contact, etc..., la tension fournie - par exemple - par la source 2 vient à disparaître, les conditions d'établissement de la tension d'asservissement sont totalement faussées. Les effets d'une telle situation sont particulièrement gants dans le cas, par exemple, où l'amplificateur agit sur l'organe de commande d'un moteur; ainsi qu'il a été dit précédemment, il se produit alors un emballement qui peut entre destructif, Pour éviter cet inconvénient, conformément à l'invention,l'am- plificateur comporte des moyens - constitués par le dispositif de sécurité 12, qui - en fonctionnement normal, superposent, à la tension d'entrée Eg fournie par la source 2, une tension Ef faible essentiellement fonction de GI, - en cas de défectuosité de la source 2 (rupture de liaison, etc.), établissent à l'entrée de l'amplificateur une tension de blocage Eb essentiellement fonction de Z1. Pour obtenir ce résultat, les valeurs Zl, G1, Ri et Ef, Eb, Er (tension fournie par la source 121 du dispositif de sécuritél2) sont liées par un certain nombre de relations qui caractérisent l'invention et s'établissent en fonction du schéma - on a dit précédemment que la tension Ef doit être faible; elle ne doit en fait conduire qu'à un très léger décalage de la tension Eg fournie par la source 2, afin que la somme des tensions Ef et Eg superposées reste compatible avec un fonctionnement correct de l'amplificateur. Par contre, la tension Eb - établie en cas de défectuosité de la source 2 - doit titre une tension de blocage de l'amplificateur qui l'amène à saturatin, et, par suite, pallie les effets de cette défectuosité, On peut donc poser : Ef Par ailleurs, on écrit Gl.Zl / G1 + Zi Ef = ErO . , et R1 + Gl.Zl-/ Gl + Z1 ZI Eb = Er. , d'où Rl + Zl Ef Gl.Zl / Gl + Zl (Zl) = Eb Rl + Gl.Zl /Gl + Zl (Rl + Zl ) Rl + Zl II = Rl + Zl + Rl.Zl / Gl On peut tirer de cette relation ZI (Eb - Ef) R1 = Ef (1 + Zl/Gl) - Eb La valeur R1 doit être positive ; Ef étant très petit par rapport à Eb, cette condition est réalisée si Ef ( 1 + Zl/Gl) - Eb ) O, d'où Ef (l + Zl/Gl) > Eb, Ef. Zl/Gl > Eb - Ef, mais Ef pouvant être négligé par rapport à Eb . EF.Zl/Gl > Eb, et Zl/Gl > Eb/Ef. On voit donc que la condition pour que le montage assure sa fonction est que Gl soit très petit par rapport Zl. Si cette condition n'est pas réalisée normalement, il est toujours possible de la réaliser artificiellement, par exemple en adaptant l'impédance d'entrée de l'amplificateur. Sur la figure 2j l'amplificateur différentiel 1' , représenté partiellement, est monté dans une chaîne d'asservissement de la vitesse d'un moteur 3' lié mécaniquement à la génératrice tachymétrique 2' qui constitue la source de tension d'entrée représentée en 2 figure l. Le pont redresseur 4, monté entre la génératrice tachymétrique et l'entrée de l'amplificateur,permet l'utilisation du moteur dans ses deux sens de rotation.L'élément entrée de l'amplificateur est le transistor 5 dont la base est alimentée par l'intermédiaire du pont de résistances R2, R3 ,dont l'émetteur est relié à la borne 24 V par l'intermédiaire de la résistance R4,et dont le coilecteur est relié à la borne O V par l'intermédiaire de a résistance R5; le condensateur C1 est un condensateur de filtrage. La source de tension 121' du dispositif de sécurité (constitué par ladite source et la résistance R1') est constituée par un transformateur, et ledit dispositif est monté en aval du pont redresseur 4 dont l'existence est ainsi mise à profit dans ce cas particulier pour atteindre les objectifs conformes à l'invention. Dans l'exemple de réalisation considéré figure 2, si l'on prend comme valeurs - 2' ,génératrice tachymétrique fournissant 1 V à 1000 t/mn et d'Impédance égale à 20 ohms, - 121', , transformateur fournissant 12 V aux bornes du secondaire, - R'1 , résistance de 3300 ohms, - 5 , transistor p-n-p, type BC 327, - 22, résistance de 2700 ohms, - R3 résistance de 10000 ohms, - R4 ,résistance de 1800 ohms, - R5 ,résistance de 5600 ohms, - C1, condensateur de 1 microfarad, l'impédance d'entrée Z1 de l'amplificateur est égale à R2.R3/R2+R3, soit environ 2200 ohms. On remarquera que la condition préalable, précédemment mentionnée, est remplie, Gl étant très petit par rap- port à Zl. En fonctionnement normal, la tension Ef développée par le dispositif de sécurité à 11 entrée de l'amplificateur est égale à: 20.2200 / 20 + 2200 12. soit environ 0,07 V 3300 + 20.2200 / 20 + 2200 La tension Ef, superposez à la tension fournie par la génératrice, produit un léger décalage constant qui peut être très facilement compensé par un réglage de la chaîne d'asservissement. En cas de rupture de la génératrice, le dispositif de sécurité fournit une tension Eb égale à 120 2200 / 3300 + 2200, soit environ 4,8 V ; cette tension est suffisante pour bloquer l'amplificateur et 11 organe de commande du système asservi. Il est bien entendu que la description qui précède a été faite uniquement à titre d'exemple non limitatif et que des variantes peuvent être envisagées sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention. C' est ainsi, par exemple, que le transformateur 121' et la résistance R1' peuvent etre remplacés par toute source de tension, continue ou alternative, telle que, si Eb est la tension nécessaire au blocage du système, Er, la tension à vide et Z, la résistance interne de la source de tension, on ait Er. Z1 / Z + ZL > Ebo C'est ainsi également que l'invention peut entre étendue à tout système d'asservissement en adaptant le rapport de l'impédance à l'entrée de l'amplificateur à la résistance interne de la source constituée par le capteur (la génératrice tachymétrique dans le cas particulier décrit). - REVENDICATIONS 1.- Amplificateur, notamment d'asservissement avec dispositif de sécurité, principalement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'établissement - en cas de défectuosité de la source de tension d'entrée Eg de l'amplificateur - d'une tension de blocage de l'amplificateur E , fonction essentiellement de l'impédance d'entrée ZI présentée par ledit amplificateur, des dispositions étant prises pour que :: a) en fonctionnement normal, lesdits moyens conduisent à la super position - à la tension Eg - d'une tension- Ef essentiellement fonc tion de l'impédance G1 de la source de tension Ego b) G1 soit très petit par rapport à Z10 2.- Amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de superposition d'une tension auxiliaire 3f et d'établissement d'une tension de blocage 3b - qui constituent le dispositif de sécurité - sont constitués par une source de tension auxiliaire Er associée à une résistance R1 dont les valeurs sont définies par les relations:: Eb.Ef. (Zl/Gl) Zl ( Eb - Ef) -Er = R' = Ef (1 + Zl/Gl) - Eb Ef ( l + Zl/Gl) - Eb 3.- Amplificateur selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la source auxiliaire est constituée par un transformateur dont l'enroulement secondaire forme un circuit série avec la résis tance R1, ledit circuit série étant monté en parallèle avec la source de tension Eg à l'entrée de l'amplificateur0 4.- Amplificateur selon les revendications- 1, 2 et 3, monté dans une chaîne d'asservissement vitesse d'un moteur, couplé en entrée à une génératrice tachymétrique liée mécaniquement audit moteur, l'impédance d'entrée de l'amplificateur étant de l'ordre de 2200 ohms et l'impédance de la génératrice tachymétrique étant de l'ordre de 20 ohms, caractérisé en ce que l'enroulement secon daire du transformateur qui constitue la source auxiliaire fournit à ses bornes une tension de l'ordre de 12 V, et la résistance 21 a une valeur de l'ordre de 3300 ohms0