Brevet FR2262438A1 — publié le 19750919

La présente invention se rapporte à des systèmes de commande de moteurs, et plus particulièrement a' un système de commande pour des moteurs synchrone multipolaires en courant alternatif, qui doivent fonctionner en synchronisme et en phase. Dans de nombreuses commandes, il est requis que deux ou plusieurs moteurs synchrones soient bloqués en phase et en synchronisme, en différents emplacements. Par exemple, dans un système utilisant des moteurs synchrones à deux pales (cgest-à-dire deux paires de poles), un tel moteur peut être bloqué en synchronisme, à la fréquence de ligne , dans chacune de deux positions mécaniques séparées de 1800.Lorsque l'on utilise deux de ces moteurs, et que leurs arbres doivent être bloqués en phase, il y aXquatre combinaisons possiblesde phase relative, dont deux sont mauvaises, et les moteurs doivent être empêchés de se bloquer dans ces phases, Dans de nombreux domaines où l'on peut avoir à utiliser deux moteurs, étant donné le problème du blocage de phase, on a utilisé des articulations mécaniques, des engrenages ou des cibles entrainés par un seul moteur.Cependant, l'utilisation de tels dispositifs mécaniques, place des contraintes générales de dimensions sur ltap- pareil dans lequel on utilise de tels entrainements par un seul moteur. Un dispositif typique pourrait êtrie, par exemple, un spectrophotomètre du type à double faisceau, utilisant deux miroirs rotatifs segmentés, dans le but de commutatnon et de reeombinai- son des faisceaux. Ces miroirs sont généralement de configuration identique et il est nécessaire outils fonctionnent avec une phase d'arbre correcte pour accomplir les fonctions de commutation et de recombinaison de faisceau.Dans les dispositif selon l'art antérieur, les deux miroirs étaient entrainés par une alimentation commune, par l'intermédiaire d'engrenagesou de criblas pour assurer que la relation de phase et des arbres était maintenue. rependant, l'uti lisation de tels dispositifs mécaniques nécessite que les deux miroirs rotatifs soient proches l'un de l'autre dans l'espace, et du moyen d'entrainement commun.Lorsque la distance entre les pièces augmente, la quantité de jeu dans les composants mécaniques donne lieu à des écarts de phase entre lesmiroimBrotatits pro duisant des erreurs non souhaitables dans des instruments -sensi- bleus. Par ailleurs, étant donné les contraintes mécaniques impo sées par les engrenages et les câbles, toutes les parties asso ciées à la création de traJaX des des doubles faisceaux, étaient pla- cées dans un bottier4 Ces systèmes ne se prêtent pas à des assemblages modulaires et n'ont pas la flexibilité requise pour les études optiques, et ils présentent de plus des problèmes d'entre tienesO En conséquence, c'est un objet de la présente invention de créer un nouveau système perfectionné de commande de moteur. C'est un autre objet de la présente invention de créer un système de commande de moteur, pour bloquer deux ou plusieurs moteurs synchrones multipolaires dont les arbres ont la même phase. C'est un autre objet de la présente invention de créer un système de blocage de phase des moteurs, pour faire tourner en synchronisme deux miroirs segmentés, avec une bonne relation de phase des arbres, pour une utilisation dans un spectrophotomètre. Ces objets de l'invention et d'autres encore sont accomplis en prévoyant au moins deux moteurs synFrones multipolaires sens i- blement identiques, l'un des moteurs étant un moteur de référence de phase d'arbre, un moyen de détection de phase de l'arbre étant relié à l'arbre de chacun des moteurs. le moyen de détection de phase comprend un disque relié à l'arbre de chaque moteur, chaque disque ayant un segment enlevé, et détendue du segment ainsi enlevé est déterminée par le nombre de piles du moteur0 Le disque intercepte la lumière d'une source lumineuse d'un de ses côtés, si bien que la lumière heurte un dispositif photosensible de l'autre coté du disque, durant le moment. où le segment enlevé permet le passage de la lumière.Les dispositifs photosensibles des deux moteurs sont connectés en série, pour activer un circuit de commande lorsqu'ils sont conducteurs en même temps, cette condition indiquant une relation de déphasage des arbres0 Lors de la conduction, le circuit de commande met une résistance en paralièle avec le condensateur de phase du moteur qui n'est pas de référence, pour appliquer ainsi une action de freinage à ce dernier, durant une période de temps suffisante pour interrompre la relation incorrecte de blocage de phase et permettre ainsi au moteur qui ntest pas de référence, dsêtre bloqué en phase avec le moteur de référence. l'invention sera mieux comprise et dtautres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins sehématiques annexés donnés uniquement à titre dtesem- ple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels :: - la figure 1 est une vue en plandlisqus, partiellement schématique, d'un spectrophotomètre à double faisceau, utilisant le système de commanda de moteurs selon la présente invention - la figure 2 est une vue en élévation avant du miroir de commutation ou de recombinaison des faisceaux, utilise dans l'appareil de la figure I ; - la figure 3 est un schéma du circuit de commande utilisé dans l'appareil de la figure 1; et - la figure 4 représente graphiquement le cycle marçhe- arrêt des disques détectant la phase, les moteurs fonctionnant en bonne relation de phase. On se reportera maintenant aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, qui illustre une partie d'un spectrophotomètre à double faisceau, où un faisceau lumineux 10 provenant d'un monochromateur, est redirigé, par des miroirs réfléchissants 12, 14 et 16 pour passer le long de la ligne interceptée par un miroir de commutation-de faisceau 18, pour modifier la redirection le long d'un trajet de faisceau de référence 20 et d'un trajet de faisceau d'échantillonnage 22, par des miroirs réfléchissants appropriés 24, 26, 28 et 30. le miroir 18 a la configuration illustrée sur la figure 2, et il se compose de deux segments identiques 32, 34, chacun ayant un arc de lsordre de 450, les deux segments étant diamètralement opposés autour d'un arbre central 360 lorsque le miroir tourne (par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre en regardant la figure 2),le faisceau lumineux 10 est intercepté par la surface 32, dirigé sur 1e miroim réfléchissani 70 et 28, pour former le faisceau d'échantillonnage 22,.qui est redirigé par les miroirs réfléchissants 78 et 40, pour traverser un segment ouvert du miroir 42, pour etre de nouveau redirigé par les miroirs réfléchissants 44 et 46 vers l'emplacement où énergie du faisceau est détectée par un tube photomultiplicateur (non représenté) ou analogue. le miroir 42 est un miroir de recombinaison des faisceaux, de configuration identique au miroir 18, et la rotation des deux miroirs doit etre effectuée en relation de phase des arbres bloquée.lorsqu'un segment 32 ou 34 du miroir 18 intercepte le faisceau lumineux 10,pour le rediriger le long du trajet de faisceau dtéchantillonnage 22, le miroir 42 doit avoir un segment ouvert exposé au trajet de faisceau d'échantillonnage,pour permettre à ce dernier dextre dirigé sur le miroir 44, pour une ultime détermination de l'énergie du faisceau par le tube photomultiplicateur. Le segment ouvert du miroir 42 correspond au segment ouvert entre les segments 32 et 34 du miroir 36. lorsque le miroir 18 tourne, le faisceau 10 traverse l'ou- verture entre les segments 32 et 34, où le faisceau est redirigé par les miroirs 26 et 24 le long du trajet de faisceau de référence 20, pour être redirigé par les miroirs réfléchissants 48 et 50, sur une surface réfléchissante du miroir 42, correspondant à un segment tel que 34 du miroir 18, pour redirection par les miroirs réfléchissants 44 et 46 sur le tube photomultiplicateur. Dans le dispositif selon l'art antérieur, le miroils18 et 42 étaient entraidés par un moteur cnnmm avecdns avec des engrenages ou cibles mécaniques reliés au moteur d'entraînement, faisant tourner simultanément les deux miroirs. Dans la présente invention, chaque miroir est entratné par un moteur individuel, le miroir 18 étant entraîné par le moteur 52 et le miroir 42 par le moteur 54.Le miroir 18 est relié à un arbre 36 qui est monté de façon appro prix à proximité du moteur 52 par des pslners 56 qui peuvent, par exemple, être montés sur le carter du moteur 52. Â l'autre extrémité de l'arbre 36 se trouve une poulie 58, entraînée par une poulie de moteur 60 donnant un rapport de réduction de 2:1 A l'arbre 62 du moteur 52 est relié un disque vibrateur segmenté 64 qui sera décrit ci-après. En bref, un secteur du disque 64 est enlevé, la quantité de ce secteur étant déterminée par. le nombre de poules du moteur 52.Par exemple, le moteur 52 est un moteur synchrone à deux pôles, et avec une réduction de 2:1 obtenue par les poulies 60 et 58 (intér-connectées par une courroie). Pour chaque révolution totale du miroir 18, le faisceau lumineux est coupé par deux cycles complets de signaux, et le moteur 52 fait deux révolutions complètes. Comme on peut le voir, les poulies 58 et 60 sont placées près l'une de l'autre, pour éliminer tous problèmes de jeu ou de tolérance associés à une liaison mécanique comme des courroies ou analogue O le disque vibrateur 64 est interposé entre une source lumineuse 66 et un dispositif photosensible 68, ainsi quand le secteur ouvert du disque 64 passe, le faisceau de la source lumineuse 66 est détecté par le dispositif photosensible 68 qui est ainsi rendu conducteur. le moteur 54 est sensiblement identique au moteur 52 et son arbre 70 comprend un disque vibrateur 72, sensiblement identique au disque 64 et qui est interposé entre une source lumineuse 74 et un dispositif photosensible 76, le moteur 54 entralnant le miroir 42 avec un rapport de réduction de 2:1, par la poulie 78 interconnectée à la poulie 80 de 11 ensemble formant miroir, la poulie 80 étant reliée au miroir 42 par un arbre 82, pour tourner en même temps que lui. En se reportant maintenant à la figure 3, les disques vibrateurs 64 et 72 sont illustrés reliés auKmoteurs 52, 54 respectivement, et chaque disque est essentiellement un disque circulaire dont une partie est enlevée, l & partie ou le secteur ainsi enlevé étant quelque peu inférieur à 1800. Sur la figure 3, les symboles schématiques portent les mêmes repères que le dispositif illustré sur la figure 1 le disque vibrateur 64 est illustré en vue en plan de dessus, interposé entre la source lumineuse ou diode photo-émettrice 66 et le dispositif photosensible ou phototransistor 68, tandis que le disque vibrateur 72 est illustré interposé entre la diode photo-émettrice 74 et le photo-transistor 76.Pour la facilité de la discusiaS le disque 64 est également représenté en vue en plan de devant, près du moteur 52, mais on comprendra qu'un seul disque vibrateur est utilisé avec le moteur 52 le moteur 52 et le moteur synchrone de référence, avec lequel tout autre moteur du système doit être bloqué en phase. le circuit de la figure 3 est essentiellement un circuit de commande, pour ralentir momentanément le moteur 54 qui n'est pas de référence, lorsque les disques 64 et 72 ne sont pas en bon alignement de pha se. les sources lumineuses ou diodes photo-émettrices66 et 74 sont reliées en série entre une alimentation positive en tension + V1 et la masse, à travers une résistance en série 84. Les disques 64 et 72 interceptent le faisceau lumineux provenant des sources lumineuses, les dispositifs photosensibles ou photo-transistor 68 et 76, respectivement, étant placés de l'autre côté des disques vibrateurs. les phototransistors 68 et 76 sont connectés en série, et sont rendus conducteurs lorsque la lumière de la source lumineuse les heurte les phototransistors 68 et 76 sont connectés à la base d'un transistor 86 du type NPN, dont le collecteur est relié, à travers une résistance 88, au conducteur 90, ce dernier étant relié à travers une résistance 92, au collecteur du phototransistor 76. L'émetteur du transistor 86 est relié au con- ducteur 94, tandis qu'un condensateur 96, relié en parallèle avec la résistance 98, est interconnecté entre le conducteur 94 et la base du transistor 86.Une résistance 100 est reliée entre les conducteurs 93 et 94 qui à leur tour sont reliés à un pont redresseur double alternance 102 formé de diodes, les conducteurs 90 et 94 représentant les sorties du pont 102. les conducteurs d'entrée du pont 102 sont désignés par 104 et 106, le conducteur 104 étant relié à la gachette d'un thyristor 108, qui est du type conducteur dans les deux directions. le conducteur 104 est également relié à la masse, à travers une résistance 110, tandis que le conducteur 106 est relié à la masse à travers un réseau RC en parallèle, se composant d'une résistance 112 et d'un condensateur 114. Le'conducteur 106 est également relié à une alimentation en courant alternatif à travers une résistance 116, le moteur 54 étant également relié à la même alimentation en courant alternatif. Àu moteur 54 est relié un condensateur de déphasage 118 relié à une résistance 120pouvant être connectée en parallèle au condensateur 118 lorsque le thyristor 108 est conducteur. Initialement, du courant alternatif est appliqué auxcondue- teumd'entrée 104 et 106 du pont 102, et il faut remarquer que le conducteur 104 est relié, à travers la résistance 110, à la masse. Lorsque le transistor 86 n'est pas conducteur et que les phototransistors 76 et 68 ne sont pas conducteurs, le signal de sortie du pont redresseur 102 apparatt totalement sur la résistance 100, qui a une valeur résistive très élevée En conséquence, le courant traversant le pont est minimal, la chute de tension dans la résistance 110 étant négligeable(la résistance 110 ayant une valeur résistive très faible), plaçant ainsi effectivement le conducteur 104 à un potentiel proche de la masse, la gachette du thyristor 108 étant à peu près au potentiel de la masse.Lorsque les phototransistors 76 et 68 sont conducteurs, le transistor 86 est rendu conducteur, et la résistance 88, en série avec le trajet collec teur-émetteur du transistor 86, est alors mise en parallèle avec la résistance 100. la résistance 88 a une valeur faible de 11 ordre de 100 ohms, en comparaison de la valeur élevée de la résistance 100 de l'ordre de 150 KQo Lorsqu'un courant plus élevé s'écoule dans le pont 102, une quantité plus importante de courant s' écoule à travers la résistance 110, ainsi la - gachette du thyristor 108 a une tension positive par rapport à la cathode, rendant le bhy- ristor 108 cenducteurO En fonctionnement, les disques vibrateurs 72 et 64 sont connectés aux moteurs 54 et 52, respectivement, de façon que, lorsque les secteurs ouverts des disques 72 et 64 coincident, permettant ainsi à la lumière de heurter les photo-transistors 76 et 68, respectivement, au même moment, la position de mauvaise phase des ar- bres soit indiquée au circuit de commande. Lorsque la mauvaise phase est indiquée, les photo-transistors 76 et 68 connectés en série, sont excités simultanément, complétant le circuit du trajet du collecteur à la base du transistor 86. les composants de polarisation du transistor 86 sont choisis pour permettre son utilisation comme un commutateur marche-arret, qui est rendu conducteur en réponse à une conduction simultanée des photo-transistors 68 et 76.Lorsque cette situation se produit, c'est-à-dire que les moteurs sont bloqués à la mauvaise phase, durant presque la moitié d'une révolution (ou presque une alternance sinusoldale de la tension de ligne), le transistor 86 est conducteur0 Ce courant traversant le pont redresseur 102, rend le conducteur 104 positif par rapport à la masse, et fait passer à la fermeture le thyristor 108 qui st conducteur dans les deux directions, ce qui, à son tour, relie la résistance 120 au condensateur 118, la combinaison ainsi connectée créant une action de freinage interrompantJ momentanément la vitesse synchrone du moteur 54, ce qui le fait ralentir. Par suite de ce ralentissement, le moteur 54 est alors bloqué en phase avec le moteur de référence 52, et la phase relative des disques vibrateurs se rapproche de la condition illustrée sur la figure 4. Bur la figure 4 sont illustrées deux courbes, la courbe supérieure indiquant le passage lumineux du disque 72par rapport au temps, la courbeoinférieum indiquant la même chose par rapport au disque 64, lorsque les moteurs 52 et 54 sont en phase. Pour la courbe supérieure, la partie désignée par 124 représente la condition dans laquelle la lumière ne passe pas, tandis que la partie désignée par 126 représente le passage de la lumière dans le secteur ouvert du disque. Comme on l'a antérieurement indiqué, le passage de la lumière est contrôlé par le secteur ouvert du disque, qui a moins de 180 , comme cela est illustré par la partie 126. la partie 128 de la courbe inférieure correspond à la partie 126, tandis que la partie 170 correspond à la partie 124.Lorsque les deux disques vibrateurs 64 et 72 sont bloqués en phase correcte, la relation des phases est amme illustc8e sur la figure 4, avec les intervalles de transmission de lumière 128 et 126 des disques vibrateurs en condition de non-recourrement, ainsi les photo-transistors connectés en série 68 et 76 sont conducteurs à des moments mutuellement exclusifs, pour inhiber une action de freinage du circuit de commande. si , cependant, les intervalles de trans- mission de lumière 128 et 126 se recouvrent, indiquant qu'une relation de déphasage existe, les photo-transistors 68 et 76 sont rendus simultanément conducteurs, pour débuter l'action de freinage du moteur 54 de la façon antérieurement décrite. Tandis que le mode de réalisation ci-dessus décrit se rapporte à des moteurs synchrones à deux piles et uniquement à deux moteurs, on comprendra que les principes de la présente invention peuvent être appliqués à des moteurs 'multipolaires ainsi que pour la synchronisation d'un ou plusieurs moteurs avec un moteur de ré référence, Par ailleurs, la description se rapporte à des diodes photo-émettrices, avec des photo-transistàrs et des vibrateurs, mais on comprendra que d'autres moyens de détection de phase peu vent être employés, comme des capteurs magnétiques, électrostatiques ou haute fréquence, De même, on peut employer d'autres procédés de freinage, en utilisant un frein magnétique ou en commutant la tension d'alimentation à un niveau plus bas, par une commutation électronique0 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui nga été donné qu'à titre d'exemple. Enparticulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O NS 1 - Système de blocage de phase de moteurs caractérisé en ce qu'il comprend des premier et second arbres rotatifs des premier et second moteurs synchrones, reliés respectivement auxdits premier et second arbres pour entratuer lesdits arbres en relation de rotation synchrone un moyen de détection de phase pour détecter la relation de phase relative desdits arbres tournant de façon synchrone, pour savoir si lesdits arbres s'écartent d'une relation prédéterminée de phase relative un moyen de commande relié audit premier moteur et répondant audit moyen de détection de phase, pour interrompre la rotation synchrone dudit premier moteur, et par conséquent dudit premier arbre si lesdits arbres s'écartent de la relation de phase relative prédéterminée, jusqu'à ce que ladite relation de phase prédéterminée entre lesdits arbres soit obtenue. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une alimentation commune en courant alternatif, entrainant les premier et second moteurs synchrones précités.