Brevet FR2256519A1 — publié le 19750725

La présents invention concerne un dispositif d'alimentation pour électro-aimants. Elle s'applique à toutes les commandes pour électro-aimants dans lesquelles ceux-ci doivent présenter un temps de fermeture précis. Ceci est particulière- ment le cas pour des machines imprimantes dans lesquelles des électro-aimants commandent des marteaux de frappe. Pour tenter d'obtenir un temps de fermeture précis pour un électro-aimant, on a deà proposa d'appliquer aux bornes de celui-ci une tension bien régulée. L'expériencs a montre qu'une telle mesure n est pas suffisante. En effet, la résistance électrique t la constante de temps ds la bobine de l'électro- aimant varient avec la température. Par suite, la forme et l'amplitude du courant traversant cette bobine subissent des variations concomitantes.Si l'on essaie de tracer-l'évolution de l'amplitude de ce courant en fonction du temps, on obtient non pas une courbe, mais une zone de dispersion limitée par une enveloppe inférieure et une enveloppe supérieurs. Ceci se reper- cute sur la forme du flux magnétique dans l'électro-aimant et entrasse des dispersions dans le temps de fermeture. Dans le cas d'uns machine imprimante, il en resuke un désalignement des caractères dans une ligne d'impression et éventuellement des interversions de caractères frappés. Pour remédier à cet inconvénient, on a alors proposé d'asservir le courant traversant l'électro-aimant de façon que sa valeur suive, en fonction du temps et avec la plus grande précision possible, une courbe continue déterminée comprise dans la zone de dispersion. Cette courbe peut, par exemple, être l'enveloppe inférieure de cette zone. A cette fin. on peut utiliser une ou plusieurs diodes alimentées par une rampe de courant. Toutefois, une telle solution soulève de nombreuses difficultés à propos de la reproductibilité et de la constance de la loi d'asservissement imposée au courant, notamment à cause des dispersions de caractéristique V - f(I) et des différences de comportement (variations en fonction de la température. vieillissement, etc...) des diodes et des composants électroniquee en général. La présente invention permet de remédier aux inconvénients précités. Selon l'invention, le dispositif d'aliptentation pour électro-aimant dont la résistance électrique et la constante de temps varient avec la température de sorte que, en fonction du temps, l'intensité du courant traversant cet électro-aimant se trouve dans une zone de dispersion, dispositif qui comporte des moyens d'asservissement dudit courant, est remarquable en en ce que ces moyens d'asservissement imposent audit courant de suivre, en fonction du temps, au moins une rampe tangente an un point à l'enveloppe inférieure de ladite zone de dispersion. Pour mettre en oeuvre l'invention, une seule rampe est suffisante. Toutefois, étant donné la non-linéarité de la self-induction de la bobine en fonction du courant, une seule rampe présente une pente très faible à l'origine, ce qui entrain un temps d'établissement du courant trop important, inadmissible pour certaines applications. Aussi, de préférence, les moyens d'asservissement sont prévus pour imposer au courant au moins deux rampes de pentes différentes et tangentes chacune en un point à ladite enveloppe inférieure, Bien entendu. en augmentant la complexité du dispositif d'alimentation, il est possible d'augmenter le nombre des rampes et d'approcher ladite enveloppe inférieure avec toute pr cision désirée. De préférence, le dispositif selon l'invention comporte autant de sources de courant que de rampes capables de charger linéeirement et alternativement un condensateur pour matérialiser lesdites rampes, au moins un comparateur recevant par ailleurs des tensions de références appropriées, permettant de passer à l'instant voulu d'une desdites rampes à une autre. Avantageusement, le dispositif comporte un registre à décalage commande par ledit comparateur et commandant le passage d'une des sources de courant à l'autre. Le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens pour imposer, à partir d'une certaine valeur, une valeur maximale constante au courant traversant l'électro-aimant. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un diagramme illustrant, en fonction du temps t, le courant traversant la bobine d'un électro-aimant ainsi que les variations de certaines tensions apparaissant en certains points du dispositif de la figure 2. La figure 2 montre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Le diagramme de la figure 1 montre que, si à un instant Tr, on commande le passage du courant dans un électroaimant, la valeur 1c de ce courant sera, à causs des dispersionsmentionnées ci-dessus, dans la zone hachure limitée par les enveloppes supérieure A et inférieure B. L'enveloppe inférieure B ayant été déterminée expérimentalement, l'invention consiste à imposer au courant Ic une variation discontinue selon par exemple deux rampes L et M, tangentes respectivement à cette enveloppe et, éventuellement, après le temps TmaX, selon une rampe horizontale N. Le dispositif montré par la figure 2 comporte des sources de courant 7 et 8 susceptibles de provoquer les rampes L et M et des moyens pour faire fonctionner ou arrêter ces sources aux instants-Tr, T1, T1, T adéquats. max Le dispositif selon l'invention montré par la figure 2, comporte un registre à décalage 1, à quatre sorties SO, S1; S2 et S3 et dont l'entrée d'horloge E est commandée à travers des portes logiques 2 à 5. La porte 2 est de type ET et deux de ses entrées reçoivent respectivement un signal de déclenchement DECL et un signal de validation VAL. La troisième entrée de la porte 2 est reliée à la sortie S0 du registre 1. Cette même sortie So est reliée à l'une des entres de la porte 3, de type ET, à travers l'inverseur 5. Les sorties des portes 2 et3 sont reliées aux entrées de la porte 4, de type OU, dont la sortie commande l'entrée d'horloge E.Les sorties S1 et S2 du registre 1 sont respectivement réunies aux entrées d'une porte 6, de type OU, dont la sortie commande une source de courant 7, faisant partie d'un pont de sources de courant commandables 7 à 10. Le point commun aux sources 7 et 8 est relié à un point P, mis à la masse à travers un condensateur C, tandis qye le point communaux sources 9 et 10 est réuni à un point Q, relié à la masse à travers une résistance R1. La sortie S2 commande également la source 9, tandis que la sortie 53 est reliée au point commun des sources 8 et 10. Le dispositif de la figure 2 comporte de plus trois comparateurs 11,.12 et 13, les entrées du comparateur 12 étant respectivement réunies aux points P et Q, tandis que la sortie dudit comparateur commande l'autre entrée de la porte ET 3. Le point P est maintenu à'un potentiel détermine par l'intermédiaire d'un pont comportant un potentiomètre P1, une diode Di et une résistance R2 et branché entre des points de potentiel +V1 et Une- porte ET 14 commande par sa sortie un amplifi cateur de puissance 15, alimentant l'électro-aimant EL (non repréeenté). Les trois entrées de cette porte 14 sont respectivement réunies aux sorties de l'inverseur 5, du comparateur Il et du comparateur 13.L'amplificateur 15 est alimenté entre une point de potentiel +Vp et la masse, une résistance r étant disposée entre celle-ci et ledit amplificateur. Les entrées négatives réunies des comparateurs 11 et 13 sont reliées au point commun entre l'amplificateur 15 et la résistance r. L'entrée positive du comparateur Il est reliée au point P, tandis que celle du comparateur 13 est réunie au point intermédiaire R d'un diviseur de tension disposé entre le point de potentiel +V1 et la masse et comportant deux résistances R et 3- Pour expliquer le fonctionnement de ce dispositif, on suppose qu'une sortie est active lrsqutelle est au niveau logique 1 et inactive lorsqu'elle est au niveau logique 0. On suppose également que l'amplificateur 15 est tel que le courant qu'il fournit est l'image des courantsde commande qu'il reçoit. Lorsqu'un signal de remise à zéro RAZ est envoyé au registre 1, celui-ci est mis dans un état tel que ses sorties Su, S1' S2 et S3 prennent respectivement les états 1, O, O et G. Par suite, à travers l'inverseur 5 et la porte 14. l'amplificateur de puissance 15 est bloqué. Aucune source de courant 7 à 10 n'étant validée, il en résulte d'une part, que le condensateur C -se charge à un potentiel négatif VxR imposé par la position du potentiomètre P et, d'autre part, que la résistance R1 n'est parcourue par aucun courant.La tension Vx au point Q est donc nulle et la sortie du comparateur 12 est au niveau U. L'amplificateur de puissance 15 étant bloqué, aucun courant ne parcourt la résistance r et la sortie du comparateur 11 est également au niveau O. SO envoie sur la sortie de contrôle CONT un tt' qui signifie que le dispositif est prêt -à recevoir un signal de commande. Sur le diagramme de la figure 1, cette situation correspond à ce qui se passe avant le temps t = O. Ce signal de commande peut arriver à l'instant O 50:" forme d'une impulsion à l'entrée DECL de la porte 2. Si l'entrée VAL est au "1" logique, cette impulsion commande l'entrée d'hor loge E du registre 1 à travers la porte 4, puisque la sortie est encore à "1". il en résulte que ce signal commande le registre 1 et fait passer le "1 logique de à à S1. Après ce décalage les états des sorties S0, S1, S2 et S3 sont respectivement 0, 1, 0 et O. Le "0" à la sortie S0 d'une part bloque la porte 2 et interdit le passage d'une nouvelle impulsion DECL, d'autre part, par la sortie CONT, signale que le dispositif est commandé. A travers la porte 6, le "1" de la sortie S1 commande la source de courant 7, qui chargs de façon sensiblement linéaire le condensateur C. Ainsi, le potentiel Vc du point P par rapport à la masse croit linéairement en fonction du temps t. Les deux entrées négatives des comparateurs 11 et 12 étant à O Volt, les sorties de ces comparateurs restent à l'état O jusqu'au passage, au temps Tr, de Vc par 0 volt. A ce moment, la sortie du comparateur Il valide, à travers la porte 14, le passage du courant dans l'amplificateur de puissance 15, tandis que la sortie du comparateur 12 commande l'entrée d'horloge E du registre 1, à travers la porte 3, dont l'autre entrée est à "1 à travers 5, et à travers la ports 4. Le registre est donc décalé d'un pas et ses sorties S0, S1, S2 et S3 prennent respectivement les états 0, 0, 1 et 0. Le "1" à la sortie S2 maintient la source de courant 7 en fonctionnement et valide à son tour Z source de courant 9. Le courant débité par celle-ci traverse la résistance R1 et le point Q est porté au potentiel Vx. La sortie du comparateur 12 passe à 'O" et reste dans cet état Jusqu'à ce que Vx atteigne, au temps T1, une valeur Vx1 telle que Vc = Vxl. A ce moment, la sortie du comparateur 12 repasse à 1", provoquant un nouveau décalage du registre 1. Les états des sorties S0, S1, S2 et S3 de ce dernier sont alors respectivement 0, O, O et 1. Les deux sources de courant 7 et 9 ne sont plus validées. En revanche, les sources 8 et 10 le sont alors. La source 8 impose, à partir da T1, une montée plus rapide de Vc , donc du courant dans l'électro-aimant El, tandis que la source 10 fait évoluer le potentiel Vx vers une valeur Vxc. Pendant tout ce temps, la sortie du comparateur 13 est à "1" et elle le reste jusqu'à ce que le courant Ic traversant l'amplificateur 15 atteigne donc une valeur telle que r.Ic devienne égale au poten tiel Vxmax du point R. A ce moment, l'asservissement du courant Ic alimentant l'électroraimant El s'effectue par le comparateur 13 qui 'e maintient à la valeur Imax jusqu'au temps Te. La porte 14 peut être soit une porte linéaire qui suit toujours l'entrée la plus basse, ce qui procure un asservissement linéaire, soit une porte "tout ou rien" associée aux comparateurs 11 et 12 avec un cycle d'hystérésis, donnant ainsi lieu à un fonctionnement avec découpage du courant Ic. La tension Vc aux bornes du condensateur C continue à évoluer jusqu'3 ce que Vc = Vxc. A ce moment, la sortie du comparateur 12 passe à c xc "1" et commande comme précédemment, un nouveau décalage du registre 1, qui se retrouve dans son état initial 0 = 1, S1 = 0, S2 x 0, S3 =0). Le passage de SO à "1" coupe S courant dans l'amplifica- teur de puissance 15, envoie à travers la sortie CONT un niveau "1" signifiant que la commande de l'électro-aimant EL a été sffectuée, valide l'entrée de la porte 2 et interdit cells de la porte 3. Le condensateur C n'étant plus alimenté se décharge à travers la résistance R2 jusqu'à ce qu'il atteigne, après approximative- ment quatre constantes de temps, le potentiel initial c n VxR Le dispositif est alors prât à recevoir une nouvelle impulsion de commande DECL. REVENDICATIONS 1.- Oispositif d'alimentation pour électro-aimant dont la résistance électrique et la constance de temps varient avec la température, de sorte que, en fonction du temps, l'intensité du courant traversant cet électro-aimant se trouve dans une zone de dispersion, dispositif qui comporte des moyens d'asservisse- ment dudit courant, caractérisé en ce que ces moyens d'asservissement imposent audit courant de suivre, en fonction du temps, au moins une rampe tangente en un point à l'enveloppe inférieure de ladite zone de dispersion. 2.- Oispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement sont prévus pour imposer au courant au moins deux rampes de pentes différentes et tangentes chacune en un point à ladite enveloppe inférieure. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte autant-de sources de courant que de rampes capables de charger linéairement et alternativement un condensateur pour matérialiser lesdites rampes, au moins un comparateur recevant par ailleurs des tensions de références apptopriées, permettant de passer à l'instant voulu d'une desdites rampes à une autre. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un registre à décalage commandé par ledit comparateur et commandant le passage d'une des sources de courant à l'autre. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour imposer, à partir d'une certaine valeur, une valeur maximale constante au courant traversant l'électro-aimant.