Brevet FR2205772A1 — publié le 19740531

L'invention est relative à un dispositif pour régler des moteurs pas à pas sur une position intermédiaire quelconque entre deux quelconques de leurs positions d'arrêt déterminées par le mode de construction de ces moteurs et pour assurer leur commande pas à pas en conservant le décalage angulaire, dispositif utilisable par exemple pour réaliser la synchronisation avec la position initiale et le déplacement consécutif ligne par ligne d'une carte de compte magnétique dans une installation de comptabilité. On sait àl'aide de moteurs pas à pas qui, en raison de leur mode de construction et de leur commande, exécutent un mouvement de rotation pas à pas, résoudre des problèmes de positionnement de toutes sortes. Par suite de conditions imposées par la construction et des exigences de consommation d'énergie, l'amplitude des pas ne peut être réduite indéfiniment. Le moteur pas à pas ne peut pas non plus prendre de position intermédiaire à l'intérieur d'un pas. On sait d'autre part faire tourner, en avant ou en arrière, d'un petit angle le rotor d'un moteur pas à pas à partir de sa position d'arrêt.en appliquant aux enroulements électriques qui participent à l'établissement du champ magnétique un faible accroissement de courant. La variation qui en résulte du champ magnétique fait tourner le rotor d'un petit angle (cf.IEEE Transactions ou Automatic Control qoQt 1969. Page 394). L'inconvénient des dispositifs connus consiste en ce que l'application de courants d'intensités différentes à divers enroulements électriques du moteur pas à pass par exemple au moyen d'amplificateurs de puissance qui, lorsqu'on leur applique des tensions de commande de grandeurs variables, produisent des courants de sortie 'd'intensités variables, est compliquée et peu avantageuse au point de vue économique. L'invention a pour but de réaliser un dispositif pour régler des moteurs pas à pas sur n'importe quelle position inter médiaire. avec des moyens simples et peu coûteux. Le problème que vise à résoudre l'invention est de réaliser un dispositif pour régler des moteurs pas à pas sur n'importe quelle position intermédiaire entre deux quelconques de leurs positions d'arrêt déterminées par le mode de construction de ces moteurs et pour assurer leur commande pas à pas, en conservant le décalage de rotation. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait quten amont de chaque enroulement électrique du moteur pas à pas est monté un circuit porte à deux bornes d'entrée et à une borne de commande, l'une des bornes d'entrée servant, d'une manière en soi connue, à alimenter en courant les enroulements électriques pour le fonctionnement normal du moteur pas à pas, ce courant pouvant d'une manière appropriée franchir le circuit porte, tandis que toutes les autres bornes d'entrée sont raccordées à un générateur d'impulsions et, en fonction de signaux de commande correspondants appliqués aux bornes de commande, peuvent être connectées, à travers les circuits portes. au premier ou au dernier des enroulements électriques participant à l'établisse- ment du champ magnétique pour, la position d'arrêt correspondante ou à l'un des enroulements voisins des enroulements participant à l'établissement du champ magnétiques du moteur pas à pas et par ie fait que les signaux de commande, d'une manière en soi connue, sont formés dans un appareil de commande en fonction des positions à synchroniser du moteur pas à pas et de l'objet à transporter ou déplacer pas à pas. Le générateur d'impulsions peut être conçu pour délivrer soit des fréquences réglables entre certaines limites, soit une fréquence déterminée avec un rapport de cadencement réglable soit une ou plusieurs fréquences constantes ou un ou plusieurs rapports de cadencement constants. L'invention est expliquée plus en détail ci-après, à l'aide de deux de ses modes de réalisation pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma fonctionnel du dispositif conforme à l'invention et - la figure 2 est un schéma fonctionnel d'une variante de réalisation de ce dispositif. Un moteur pas à pas 1 (figures 1 et 2) qui est équipé par exemple de cinq enroulements électriques. est accouplé, par i'in- termédiaire de moyens mécaniques connus, qui ne seront donc pas décrits plus en détail, à des rouleaux transporteurs 2. Les roule aux transporteurs ? sont prévus pour déplacer par ligne une carte de compte magnétique 3 qui est amenée par un dispositif non représenté ici. A chaque enroulement électrique du moteur pas à pas 1 est associé un amplificateur de puissance V1 ... V5, en amont duquel est monté un circuit porte T1 ... T5. Chacun des circuits portes T1 ...T5 dispose d'une borne d'entrée Et, d'une autre borne d'entrée E2-et d'une borne de commande S.-Les bornes de commande S sont raccordées à un appareil de commande 4, les bornes d'entrée E1 sont raccorcées à un répartiteur d'impulsions 5 et les bornes a'entrée E2, qui sont toutes reliées, sont raccordées à une sortie A d'un générateur d'impulsions 6. Pour lentratnement normal du moteur pas à pas 1, lténergie est fournie au rtpartiteur d'impulsions 5, par l'intermédiaire de l'appareil dè commande 4, par un générateur d'impulsions 7 commandé en tension, sur lequel agit un circuit accélérateur et retardateur connu 8. Entre le répartiteur d'impulsions S et l'appareil de commande'4 est prévue une ligne de signalisation en retour RI; Sur le trajet de transport ou déplacement de la carte de compte magnétique 3 se trouve un capteur photo-électrique 9 qui, pjar des moyens électriques connus, est raccordé par une ligne de signal photo-électrique F, à l'appareil de commande 4.Un circuit de synchronisation 10. qui commande le générateur d'impulsions 6, est relié à l'appareil de commande 4 par une ligne d'ordres B et une ligne de signaux d'arrêt H. A la place du circuit de synchronisation 10 et du générateu;r d'impul- sions 6, unetvariante de réalisation de l'invention (figure 2) prévoit deux multivibrateurs astables 11, 12, dont les impulsions sont amenées par des lignes d'impulsions J1' J2 à un circuit porte T6. A ce circuit porte T6 est reliée une ligne d'inversion U provenant de l'appareil de commande 4.La sortie du circuit porte T6 est reliée aux bornes d'entrée E des circuits portes T1 .,, T5 Le mode: de fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant. Lors du mode de fonctionnement connu du moteur pas à pas l, les enroulements électriques ce celui-ci, reçoivent leur energie motrice du montage accélérateur et retardateur 8 et du générateur d'impulsions 7 par l'intermédiaire de l'appareil de commande 4, du répartiteur d'impulsions S, des circuits portes T1 ... T5 et des amplificateurs de puissance V ... V5. La vitesse périphérique des rouleaux transporteurs 2 concorde alors avec lss vitesse d'arrivée d'une carte de compte magnétique 3. Lorscue 1? carte de compte magnétique 3 saisie par les rouleaux transporteurs 2 atteint le capteur photo-électrique 9. celui-ci transmet, par la ligne de signal photo-électrique F, un signal à l'appareil de commande 4. Cet appareil de commande 4 empêche tout fonctionnement ultérieur du répartiteur d'impul- sions 5. Le moteur pas à pas 1 demeure donc arrêté dans une position qui peut au maximum être écartée de l'amplitude d'un pas de la position dans lacuelle la carte de compte magnétique 3 a déclenché le signal du capteur photo-électrique 9. Par la ligne de signalisation en retour R es t transmise à l'appareil de commande 4 la position à cet instant du moteur pas à pas 1. c'est-à-dire que l'appareil de commande 4 est informé par l'intermédiaire de ceux des circuits portes T1 ... T5 cui déterminent la position, à cet instant, du moteur pas à pas 1 et qui laissent passer le courant issu du répartiteur d'impulsions 5et appliqué à leurs bornes d'entrée E1. L'appareil de commande 4, d'une manière connue, provoque l'émission, par le circuit de synchronisation 10 et le générateur d'impulsions 6, d'impulsions qui sont appliquées à toutes les bornes d'entrée E2 des circuits 2 portes T1 ... T5. L'appareil de commande 4 détermine alors celui des circuits portes T1 ...T5 qui doit être commuté par la borne de commande S correspondante, pour permettre la transmission à l'enroulement électrique associé du moteur pas à pas 1 des impulsions appliquées aux bornes d'entrée E2. Selon le sens en avant ou en arrière. dans lequel le moteur pas à pas 1 doit être actionné à partir de sa position d'arrêt. d'une certaine quantité qui est inférieure à l'amplitude d'un pas, l'un des deux circuits portes T1 ... T5 voisins ou le premier ou le dernier des circuits portes T1 ...T5, qui à ce moment déterminent la position d'arrêt du moteur pas à pas 1. est commuté pour permettre le passage à travers la borne d'entre E2. Dans ces conditions. un ou plusieurs enroulements électriques di moteur pas à pas 1 sont parcourus par un courant continu et l'enroule- ment électrique correspondant au passage par la borne E2 est parcouru par un courant d'impulsions. Dans le mode de réalisation décrit ici sont prévus cinq enroulements électriques pour le moteur pas à pas, lesquels sont enclenchés selon le régime appelé 2-3-2. Le champ magnétique. qui détermine la position usuelle d'arrêt du moteur pas à pas 1, est donc engendré alternativement par deux ou trois enroulements électriques.L'appareil de commande 4 travaille d'une manière connue, qui ne fait pas partie de l'invention, de telle façon que les impulsions provenant de la borne d'entrée E soient appliquées à un enroulement voisin lorsque deux enroulements électriques sont inté- ressés et au premier ou au dernier des enroulements intéressés lorsque trois enroulements électriques sont intéressés. Les enroulements électriques ainsi excités produisent un champ magnétique dont la position de zéro s'écarte de celle du champ produit par les bornes d'entrée E1. Le rotor du moteur pas à pas 1. sous l'action résultante du champ magnétique de tous les enroulements intéressés, va tourner d'un certain angle à partir de sa position d'arrêt. La position de zéro. variant périodiquement avec la fréquence du générateur d'impulsions 6. du champ magnétique résultant, ne peut être suivie par le moteur pas à pas 1 en raison de l'inertie de son rotor et des masses accouplées mécaniquement. il demeure dans une position moyenne. il y-a lieu de choisir, en conséquencetun,e valeur suffisamment haute de la fréquence. Si.le décalage angulaire du rotor est commandé par une fréquence variable, il se produit, lorsque la fréquence augmente. une diminution de l'amplitude du courant et par conséquent aussi du flux magnétique.Avec la commande à rapport de cadencement variable, la fréquence et l'amplitude du courant demeurent constants ; mais dans ce cas la valeur moyenne de courant dans l'enroulement électrique et par conséquent également le flux magnétique varient. Le circuit de synchronisation 10 et le générateur d'impulsions 6 permettent de faire varier d'une manière convenable la fréquence ou le rapport des durées d'enclenchement et de déclenchement des impulsions, appelé rapport de cadencement, de telle manière que le rotor du moteur pas à pas 1 puisse etre réglé sur la position intermédiaire désirée entre deux positions d'arrêt usuelles. Dans ce mode de réalisation, le décaliage angulaire du rotor s'effectue vers l'arrière jusqu'à ce que la carte de compte magnétique 3 amène le capteur photoélectrique 9 à émettre de nouveau un signal sur la ligne de signal photo-électrique F.La commande ultérieure du circuit de synchronisation 10 est alors interrompue par un ordre approprié de 1'appareil de commande 4, sur la ligne d'ordres B. La fréquence réglée ou le rapport de cadencement réglé demeure inchangé pour les cycles de commande suivants. L'angle de décalage du rotor entre la position d'arrêt et la position intermédiaire exerce son action après chaque autre cycle de commande. Un cycle de commande correspond dans ce mode de réalisation à une succession de dix impulsions de commande du générateur d'impulsions 6, après lesquelles les mêmes enroulements sont commandés de nouveau pour engendrer le champ magnétique. Un cycle de commande ou un nombre entier de cycles de commande correspond à un espacement de lignes de la carte de compte magnétique 3.Le décalage angulaire du rotor à permis d'obtenir une synchronisation entre le moteur pas à pas i de la carte de compte magnétique à déplacer par ligne. La commande des lignes est déclenchée par une arête de la carte de compte magnétique 3 qui ne porte aucune espèce de marquage de lignes, tandis que l'espacement des lignes est déterminé par les cycles de commande du moteur pas à pas 1. La grandeur des cycles de commande demeure indépendante du décalage angulaire du rotor. Dans un mode de réalisation simplifié de la solution conforme à l'invention (figure 2), on a renoncé au décalage angulaire continu du rotor. A la place du circuit de synchronisation 10 et du générateur d'impulsions 6, utilisés dans le cas de la figure 1, on utilise ici un ou plusieurs multivibrateurs astables 11, 12, chacun de ces multivibrateurs 11,12 fournissant des impulsions d'une fréquence déterminée, sélectionnée, ou d'un rapport de cadencement déterminé, sélectionné. Par une ligne de cl nutation U et un circuit porte T6, 1' appareil de commande 4 peut relier à la borne d'entrée E2 celui des deux multivibrateurs 11, 12 qui est le plus avantageux.Le rotor du moteur pas à pas 1 peut ainsi store réglé, entre deux positions d'arrêt sur une ou plusieurs positions intermédiaires. l'appareil de commande 4 choisissant celle qui est la plus favorable. Ce mode de réalisation simplifié s'utilise lorsqu'on ne recherche pas spécialement une précision particulièrement grande de la synchronisation entre le moteur pas à pas 1 et l'objet à transporter ou déplacer pas à past ici la carte de compte magné- tique 3. Comme il va de soi et compte il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour régler des moteurs pas à pas sur une position intermédiaire quelconque entre deux quelconques de leurs positions d'arrêt déterminées par le mode de construction de ces moteurs en faisant varier le champ magnétique qui détermine la position d'arrêt et pour assurer leur commande pas à pas, en conservant pour chaque pas le décalage angulaire entre la position d'arrêt du moment et la position intermédiaire, dispositif utilisable par exemple pour réaliser la synchronisation avec la position initiale et le déplacement consécutif Rigne par ligne d'une carte de compte magnétique, lequel dispositif est caractéribé en ce qu'en amont de chaque enroulement électrique du moteur pas à pas (1) est monté un circuit porte (T1 T5) à deux bornes d'entrée (E1, E2) et à une borne de commande (S). l'une des bornes d'entrée (E1) servant, d'une manière en soi connue, à alimenter en courant les enroulements éle,ctriques pour le fonctionnement normal du moteur pas à pas (l), ce courant pouvant d'une manire appropriée franchir le circuit porte (T1 ... T5), tandis que toutes les autres bornes d'entrée (E2) sont raccordées à un générateur d'impulsions (6) et. en fonction de signaux deicommande correspondants appliqués aux bonnes de commande (S).peuvent être connectées. à travers les circuits portes (T1 .. T5), au premier ou au dernier des enrouIements électriques participant à l'établissement du champ magnétique pour la position d'arrêt correspondante ou à l'un des énroule- ments voisins des enroulements participant à l'établissement du champ magnétique. du moteur pas à pas (1) et en ce que les signaux de commande1 d'une manière en soi connue. sont formés dans un appareil decommande (4) en fonction des positrons à synchroniser iau moteur pas à pas et de l'objet à transporter ou déplacer pastà pas. 2. Dispositif selon la revendication 1. caractérisé en ce que le générateur d'impulsions (6) est conçu pour délirer des fréquences réglables dans certaines limites. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractéribé en ce que le générateur d'impulsions (6) est conçu pour délivrer une fréquence déterminée avec un rapport réglable entre les durées d'enclenchemett et de déclenchement. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, comme générateur d'impulsions. un oui plusieurs multivibrateurs astables (11, 12), qui sont conçus chacun pour délivrer une fréquence constante déterminée ou un rapport de cadencement constant déterminé.