Brevet FR2252692A1 — publié le 19750620

L'invention est relative à un montage électrique pour amortir les oscillations mécaniques de moteurs pas-à-pas. Ces Oscillatiais transitoires, produites par l'inertie du rotor et par la charge, ont une-action très néfaste sur la précision et la rapidité de positionnement de corps, tels que des roues porte-caractères et autres types de porte-caractères universels. Des organes d'amortissement mécaniques. ou pneumatiques entrainent, en plus de leur complexité technique, un entretien ou des réglages fréquents et présentent l'inconvénient de réduire la vitesse de positionnement par suite de pertes de couple. Il est donc plus avantageux de prévoir cet amortissement dans le système électromagnétique même du moteur pas-à- pas. Dans un montage de commande connu de ce genre, les os oscillations transitoires autour de la position à fixer sont pratiquement évitées par le fait que le couple de rappel qui se produit lors de l'oscillation de dépassement, au moment du maximum de l'oscillation de dépassement, d'un avant-dernier pas du moteur est opposé, à titre d'amortissement, au couple du dernier pas. La commande est effectuée à cet effet par un multivibrateur monostable qui assure le réglage du moteur pas-à-pas jusqu'à sa position finale, en deux pas, à l'aide de son impulsion d'enclenchement et de son impulsion de déclenchement, le temps de basculement du multivibrateur devant être amené à coïncider avec la période des pas du moteur (brevet d'économie nO 84.683 de la République Démocratique Allemande) Ce montage de commande connu présente l'inconvénient que pour éviter des osciliations transitoires d'arrêt gênantes, il faut agir sur la fréquence de commande du moteur pas-à-pas au moment de l'avant-dernier pas de positionnement. L'invention a donc pour but de fournir un montage électrique qui permette d'amortir lesosillatinns mécaniques transitoires d' arrêt de moteurs pas-à-pas,pour obtenir un positionnement rapide et précis de corps,sans avoir à agir sur la fréquence des pas ou sur la fréquence de commande du moteur pas-à-pas. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que chacun des enroulements du moteur pas-à-pas est relié, d'un côté,par l'intermédiaire d'un premier transistor, au pôle négatif de la tension d'alimentation, et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une résistance de mesure, au pôle positif de cette tension, qu'un interrupteur à seuils est monté entre la résistance de mesure et la base du premier transistor, et que, sur l'ensemble série formé par l'enroulement du moteur pas-à- pas et par la résistance de mesure, est monté en parallèle, par l'intermédiaire d'une première diode, un second transistor dont la base est reliée à une première entrée de commande et, par l'intermédiaire d'une seconde diode, à une seconde entrée de commande qui va à l'interrupteur à seuils. Selon un second mode de réalisation de l'invention, à la place du premier transistor précité est disposé un transistor qui, lorsqu'il est conducteur, commande par l'intermédiaire de son collecteur le second transistor, de telle manière que celui-ci devienne conducteur et assume ainsi la fonction de la résistance montée en parallèle sur l'ensemble de l'enroulement du moteur pas-à-pas et de la résistance de mesure disposés en série, et que lorsque ce transistor est bloqué le courant résultant de la suppression du champ magnétique créé par l'enrou- lement du moteur est conduit par une diode montée en parallèle sur l'ensemble de l'enroulement du moteur pas-à-pas et de la résistance de mesure. 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 de principe du dispositif selon le premier mode de réalisation --la figure 2 est un schéma de principe du dispositif selon le second mode de réalisation de l'invention, - la figure 3a représente la variation de tension à l'en- trée 6 en fonction du temps, et - la figure 3b représente graphiquement, en fonction du temps, le courant dans l'enroulement du moteur pas-à-pas, avec et sans amortissement. Le montage électrique de la figure 1 représente un ampli ficateur de puissance de réglage en deux points pour un enroulement 1 d'un moteur pas-à-pas, ou pour une phase d'un tel moteur. Cet enroulement 1 est relié,d'un côté, par l'intermédiaire d'une résistance de mesure 2, au pôle positif +UB de la tension d'alimentation, et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'un transistor 3, au pôle négatif -Ug de la tension d'alimentation. Un interrupteur à seuils 5 est relié, du côté de son entrée, par l'intermédiaire d'une diode 4, à la résistance de mesure 2 et, du côté de sa sortie, à la base du transistor 3. A l'état de repos, à une entrée de commande 6 qui est reliée à l'interrupteur à seuils 5 par l'intermédiaire d'une diode 7 montée dans le sens direct, est appliquée une tension inférieure à +UB . L'interrupteur à seuils 5 est donc maintenu dans un état dans lequel aucun.courant n'est injecté dans la base-du transistor 3. L'enroulement 1 du moteur pas-à-pas n'est donc parcouru par aucun courant. Si dans ces conditions, on applique à l'entrée de commande 6, à l'instant t0 (fig. 3a) un potentiel supérieur à +UB , l'interrupteur à seuils 5 prend, en fonction du potentiel présent à cet instant sur la résistance de mesure 2, son état de repos et le transistor 3 devient conducteur.Il s'établit alors, comme on le voit sur la figure 3, un courant à croissance exponentielle dans l'enroulement 1 du moteur pasà-pas ; sous l'action de ce courant, à 1'instanttl? le potentiel de la résistance de mesure décroit suffisamment pour que, pour la valeur nominale supérieure de ce courant, l'interrupteur à seuils 5 change d'état et bloque ainsi le transistor 3.Le champ magnétique qui s' établit dans 1' enroulement i commence alors à décroître, sous l'action d'un transistor 8 qui est monté en parallèle, par l'intermédiaire d'une dipode 9? sur l'ensemble série constitué par l'enroulement 1 et par la résistance de mesure 2. Pour cela le transistor8 est maintenu à l'état conducteur par la tension supérieure à +U3 appliquée à l'entrée de commande 6, qui parvient à travers une diode 10 à la base du transistor 8. Lorsque le courant traversant le transistor 8 diminue, le potentiel aux bornes de la résistance 2 augmente à nouveau. Pour la valeur nominale inférieure du courant, l'interrupteur à seuils 5 change de nouveau d'état à l'instant t2et le transistor 3 devient de nouveau conducteur. Recycle, qui se présente sous la forme d'un réglage en deux points du courant qui parcourt l'enroulement 1 du moteur pas-à-pas, se poursuit jusqu'à ce que le pontentiel à l'entrée de commande 6, à l'instant tx t soit ramené à une valeur inférieure à +UB .Le transistor 8 est alors bloqué et le champ créé par ltenroulement 1 du moteur pas-à-pas disparaît rapidement (courbe en trait plein sur la figure 3 à partir de l'instant tx), sous l'action du courant qui traverse la résistance 11 montée en parallèle sur le transistor 8 ; cette disparition du champ s'effectue avec la constante de temps relativement faible T;= L. j (R2+ R1l) et une pointe de tension correspondante aux bornes de la résistance 11. Cette disparition rapide du champ magnétique-, sauf pour le dernier pas de positionnement avant la position recherchée, s'effectue toujours à la fin de chaque pas de positionnement du moteur pas-à-pas. La courbe de courant de la figure 3b montre qu'en raison du réglage en deux points du courant de l'énergie n'est prélevée sur le réseau d'alimentation que très brièvement, à des intervalles de temps relativement grands, et que l'ampli- ficateur travaille donc avec un bon rendement. En même temps, ce montage, par suite de la mesure du courant à l'aide de la résistance de mesure 2, assure à la puissance du moteur une indépendance pratiquement complète des fluctuations de la tension d'alimentation.Le modes de fonctionnement du moteur pas-à-pas e est tel qu'au début du dernier pas (ne pas) de positionnement, un enroulement ou une phase, appartenant à l'avant-dernier pas e C(n,)e pas] n'est parcouru par aucun courant. Sur une entrée de commande 12 de l'amplificateur, lequel est mis hors circuit pendant le dernier pas de positionnement, laquelle entrée est reliée par une diode 13 à la base du transistor 8, est appliquée une tension supérieure à +UB , à l'instant où commence le dernier pas. Dans ces conditions, le transistor 8 demeure conducteur pendant que le champ disparaît dans l'enroulement 1 du moteur pas-à-pas.Le coùrant tend lentement vers zéro avec la constante de temps Z = L1/R2 (courbe en tirets de la figure 3b) du fait que le champ magnétique ne passe pas brusquement mais au contraire d'une manière continue à l'état final constituant la position finale désirée du moteur pas-à-pas. Le couple d'accélération résultant de la différence des vitesses de rotation entre le rotor et le champ est donc fonction de la vitesse du champ et son action est réduite par la diminution de la différence de phase, fonction du temps, entre le rotor et le champ. Le dernier pas du moteur pas-à-pas s'effectue ainsi avec un certain amortis sement, moyennant quoi le rotor a besoin d'absorber moins d'énergie cinétique.Grâce à un choix judicieux de la fréquence des derniers pas de positionnement et de la constante de temps t = L1/R2 on peut donc réduire notablement les oscillations d'arrêt du moteur pas-à-pas dans sa position finale. Le second mode de réalisation représenté sur la figure 2 se distingue du premier par le fait qu'au lieu du transistor 8 il comporte un transistor 14 dont l'état dépend du potentiel des entrées de commande 6/1 et 12/1 et du potentiel présent sur l'enroulement 1/1 du moteur pas-à-pas. A l'exception du dernier pas de positionnement, avant que ne soit atteinte la position finale désirée, le transistor 3/1 est commandé par le transistor 14 à la fin de chaque pas de positionnement, de sorte que dans ces conditions le transistor 3/1 joue le rôle de la résistance 11 et que le champ de l'enroulement du moteur pas-àpas disparaît avec une constante de temps relativement faible. A l'instant où commence le dernier pas avant que ne soit atteinte la position finale désirée, de la même manière que dans le cas du premier mode de réalisation, le potentiel supérieur à +UB est appliqué à l'entrée 12/1. Dans ces conditions, le transistor 14 est bloqué et la disparition du champ magnétique s'effectue par l'intermédiaire de la diode 9/1 d'une manière retardée, avec la constante de temps relativement grande. Comme il va de soi et comme 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 eté plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Montage électrique pour amortir les oscillations transitoires de moteurs pas-à-pas, cet amortissement s'effectuant dans le système électromagnétique même du moteur pasà-pas, lequel montage est caractériséen oeque chacun des enroulements (1) du moteur pas-à-pas est relié d'un côté, par-l'intermédiaire d'un premier transistor (3), au pôle négatif (-UB) de la tension d'alimentation et, de l'autre côté, par l'inter- médiaire d'une-résistance de mesure (2) au pôle positif (+UB) de cette tension, qu'un interrupteur à seuils (5) est monté entre la résistance de mesure (2) et la base du premier transistor (3), et que, sur l'ensemble série formé par l'enroulement (1) du moteur pas-à-pas et par la résistance de mesure (2), est monté en parallèle, par l'intermédiaire d'une première diode (9) aussi bien que d'une résistance (ll),un second transistor (8) dont la base est reliée à une première entrée de commande (12) et, par l'intermédiaire d'une seconde diode (10), à une seconde entrée de commande (6) qui va à l'interrupteur à seuils. 2. Montage électrique pour amortir les oscillations transitoires de moteurs pas-à-pas, cet amortissement s'effectuant dans le système électromagnétique même du moteur pasà-pas, lequel montage est caractérisé en ce que chacun des enroulements (1/1) du moteur pas-à-pas est relié d'un côté, par l'intermédiaire d'un premier transistor (3/1) au tôle négatif (-UB) de la tension d'alimentation et, de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une résistance de mesure (2/1), au pôle positif (+UB) de la tension d'alimentation, qu'un interrupteur à seuils (5/1) est monté entre la résistance de mesure (2/1) et la base du premier transistor (3/1), qu'en parallèle sur len- semble série formé par l'enroulement (1/1) du moteur pas-à-pas et la résistance de mesure (2/1) est montée une diode (9/1) et qu'il est prévu en outre un second transistor (14) dont l'état de commutation est déterminé par le potentiel appliqué aux entrées de commande (6/1, 12/1) et par le potentiel appliqué à l'enroulement (1/1) du moteur pas-à-pas et dont le collecteur est relié à la base du premier transistor (3/1).