Brevet FR2270710A1 — publié le 19751205

la présente invention concerne un procédé de commande d' un micromoteur électrique alimenté par des impulsions d'entraene- ment à partir d'une source de courant continu et muni d'un circuit de freinage comportant un dispositif interrupteur monté en parallèle avec le bobinage du moteur, procédé selon lequel on commande le dispositif interrupteur du circuit de freinage de façon que le courant induit dans le bobinage rencontre une très faible résistance pendant un intervalle de temps suivant immédiatement l'impulsion d'entraînement et une résistance élevée pendant l'impulsion d'entraînement. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Dans certaines applications des micromoteurs électriques du type susmentionné, il est essentiel que la consommation du moteur soir réduite autant que possible. C'est le cas notamment des moteurs pour horloges autonomes, compteurs d'énergie, horloges de tarification électrique et horloges de commutation alimentées à partir de piles. Or, dans les dispositifs de commande existants, le circuit électronique de commande de l'entraînement et du freinage du moteur a lui-même une consommation d'énergie non négligeable pendant toute la durée du fonctionnement, c'est-à-dire même pendant les intervalles entre les impulsions d'entraînement.Ceci est du au fait que dans ces dispositifs connus, les transistors du circuit de commande doivent être fortement polarisés afin de réduire les chutes de tension entre la pile et le moteur durant l'impulsion d'entraînement, et que, d'autre part, il s'agit d'offrir au courant engendré par la force contre-électromotrice du moteur une résistance très faible immédiatement après l'impulsiond'entraîne- ment en vue du freinage du rotor.En effet, il est généralement nécessaire ou souhaitable, dans les micromoteurs du type-susmentionné, de court-circuiter le bobinage durant quelques dizaines de millisecondes après chaque impulsion pour amortir d'éventuelles oscillations autour de la position d'équilibre et également, dans le cas de micromoteurs pas à pas fonctionnant à des fréquences élevées, pour éviter que le rotor ne franchisse deux pas au lieu d'un seul malgré le couple magnétique fixant la position d'équilibre. L'invention a pour but de réaliser une économie d'énergie électrique importante dans la commande des mieromoteurs du type mentionné au début. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on commande ledit dispositif interrupteur du circuit de freinage par la décharge d'un condensateur chargé à partir de la source de courant continu pendant la durée de l'impulsion d'entrainement. te dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 1' invention est caractérisé en ce que le circuit de charge dudit condensateur, connecté à ladite source de courant continu, comporte au moins le montage en série du condensateur et d'un dispositif interrupteur, ce dispositif interrupteur étant commandé de manière à être fermé pendant la durée de l'impulsion d'entraînement, et en ce que le circuit de décharge dudit condensateur comporte au moins un autre dispositif interrupteur et est agencé de façon à fermer le dispositif interrupteur du circuit de freinage lors de la décharge du condensateur, le dispositif interrupteur du circuit de décharge étant commandé de façon à être fermé pendant ledit intervalle de temps suivant immédiatement l'impulsion d'entraînement. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif de commande selon i'invention. La figure 1 est le schéma du circuit d'un dispositif de commande utilisable pour des tensions d'alimentation supérieures à 1,7 V. La figure 2 est le schéma d'un dispositif de commande similaire utilisable pour des tensions d'alimentation comprises entre 0,9 et 1,7 Volts. Selon le schéma de la figure 1, le bobinage d'un micromoteur M est connecté en série avec la distance émetteur-collecteur d'un transistor de commande T1 aux bornes +, - d'une pile fournissant une tension d'alimentation supérieure à 1,7 Volts. te moteur M est par exemple un moteur pas à pas fonctionnant sous l'action d'impulsions d'entraînement de même polarité, d'une durée de 5ms et d' une fréquence de répétition de 1 Hz, ces impulsions d'entraînement étant déterminées par l'ouverture et la fermeture du trànsistor T1. Le moteur M comporte un circuit de freinage constitué par le montage d'un transistor T 2 en parallèle à la bobine du moteur, ce transistor étant commandé de manière à devenir conducteur immédiatement après le passage de l'impulsion d'entraînement. Dans le circuit de la figure 1, la commande du moteur par l'intermédiaire des transistors T1 et T2 est effectuée de la maniè- re suivante. La base du transistor T1 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R1 au collecteur d'un transistor T3 dont l'é- metteur est connecté à l'une des armatures d'un condensateur C. 1' autre armature de ce condensateur est connectée à la borne négative de la pile d'alimentation. La base du transistor T3 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance RD, à une borne d'entrée I reliée à une source d'impulsions de commande pour le moteur. Une résistance R6, dimensionnée de façon que sa consommation reste faible durant l'impulsion de commande est connectée entre le point I et la borne négative de la pile d'alimentation. Lors de l'apparition d'une impulsion de commande au point I, le transistor T3 devient conducteur, ce qui provoque le passage d'un courant dans la base de T1 et, simultanément, d'un courant de collecteur alimentant le moteur. En même temps le condensateur C est chargé à partir de la pilè par le courant passant par R1 et le transistor T3. A la fin de l'impulsion de commande, les transistors T3 et T1 sont de nouveau bloqués, le potentiel du point I étant ramené par l'intermédiaire de la résistance R6 à celui du pale négatif de la pile. La base du transistor T2 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance R2 au collecteur d'un transistor T4 dont l'émetteur est relié au point de connexion commun du condensateur C et de l'é- metteur du transistor T3, la base du transistor T4 étant reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R4, à la borne d'entrée I recevant les impulsions de commande. Durant ces impulsions, les transistors T4 et T2 sont bloqués. A la fin de chaque impulsion de commande, le transistor T4 devient conducteur et l'énergie emmagasinée dans le condensateur C s'écoule sous forme d'un courant de décharge passant par 4, R2 et la diode base-émetteur du transistor T2 qui devient conducteur et offre au courant induit dans le bobinage du moteur, un chemin à très faible résistance. La durée de l'ouverture du transistor T2, déterminée par les valeurs de R2 et de C, est choisie égale à environ 50 ms dans le présent exemple. I1 est à noter que le montage selon la figure 1 permet d' emmagasiner et de restituer à la fin de l'impulsion de commande 1' énergie fournie par le courant de base du transistor T1 du circuit d'alimentation, énergie qui n'est pas utilisée utilement dans les dispositifs connus jusqu'à présent Aussi, en dehors de la durée de l'impulsion d'entraînement, le circuit-ne consomme pas d'énergie, ce qui permet de réaliser une économie pouvant être très importante. En effet, dans le cas mentionné à titre d'exemple, où la durée de l'impulsion est de 5 ms et leur fréquence de récurrence de 1 Hz, on économise la consommation due à la polarisation des transistors dans les dispositifs connus pendant 99,5% du cycle de fonctionnement. On remarque que le dispositif de la figure 1, du fait du montage représenté des transistors T1 et T3 d'une part et T2 et T4 d'autre part, nécessite une tension d'alimentation supérieure à 1,7 Volts. Pour certaines applications, on désire cependant utiliser des piles miniatures d'une tension inférieure à cette valeur, par exemple-des piles de 1,35 ou 1,50 Volts. Dans ce cas, la variante illustrée dans la figure 2 permet d'appliquer également le principe de base du présent dispositif. Dans le schéma de la figure 2, les éléments dont la fonction est analogue à celle des éléments correspondants de la figure 1 ont été désignés de la même façon et, pour éviter des répétitions, la description se concentrera sur les différences par rapport au circuit précédent. tes transistors T1 et T3 ne pouvant pas être connectés dans ce cas de façon que la diode émetteur-base de l'un soit en série avec la distance émetteur-collecteur de l'autre, il n'est pas possible d'utiliser le courant de base de T1 pour la charge du condensateur C. L'émetteur de T3 est par conséquent relié directement à la borne positive de la pile et les bases de T1 et T3 sont commandées parallèlement au moyen d'un circuit de commande intermédiaire constitué par un transistor T5 dont la distance émetteurcollecteur est connectée entre le point de connexion commun des résistances R1 et R3 et le pôle négatif de la pile, et par une résistance R5 reliant la base de T5 à la borne d'entrée I. Durant l'impulsion, les transistors T5, T3 et T1 sont conducteurs, le transistor T3 fermant le circuit de charge du condensateur C et le courant de base du transistor T1 retournant par R1 et T5 au pôle négatif de la pile. A la fin de l'impulsion, le 5 circuit de freinage est fermé de la même façon que dans la figure 1. t'économie réalisée par ce montage résulte encore du fait que le dispositif ne consomme pas d'énergie dans les intervalles entre les impulsions d'entraînement, l'énergie nécessaire pour chaque commande du transistor du circuit de freinage ayant été emmagasinée durant l'impulsion précédente. REVENDICATIONS 1 - Procédé de commande d'un micromoteur électrique alimenté par des impulsions d'entraînement à partir d'une source de courant continu et muni d'un circuit de freinage comportant un dispositif interrupteur monté en parallèle avec le bobinage du moteur, procédé selon lequel on commande le dispositif interrupteur du circuit de freinage de façon que le courant induit dans le bobinage rencontre une très faible résistance pendant un intervalle de temps suivant immédiatement l'impulsion d'entraînement et une résistance élevée pendant l'impulsion d'entraînement, caractérisé en ce que 1' on commande ledit dispositif interrupteur du circuit de freinage par la décharge d'un condensateur chargé à partir de la source de courant continu pendant la durée de l'impulsion d'entraînement. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge dudit condensateur, connecté à ladite source de courant continu, comporte au moins le montage en série du condensateur et d'un dispositif interrupteur, ce dispositif interrupteur étant commandé de manière à être fermé pendant la durée de l'impulsion d'entraînement, et en ce que le circuit de décharge dudit condensateur comporte au moins un autre dispositif interrupteur et est agencé de façon à fermer le dispositif interrupteur du circuit de freinage lors de la décharge du condensateur, le dispositif interrupteur du circuit de décharge étant commandé de façon à être fermé pendant ledit intervalle de temps suivant immédiatement l'impulsion d'entraînement. 3 - Dispositif selon la revendication 2 dans lequel le dispositif interrupteur du circuit de freinage est un transistor dont la distance émetteur-collecteur est montée en parallèle avec le bobinage, caractérisé en ce que le circuit de décharge du condensateur contient la distance base-émetteur ou base-collecteur dudit transistor. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif interrupteur du circuit de décharge du condensateur est un transistor dont la distance émetteur-collecteur est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance, à la base du transistor du circuit de freinage, la base du transistor du circuit de décharge du condensateur étant commandée de façon à rendre ce tran sistor conducteur pendant ledit intervalle de temps suivant immédiatement 1' impulsion d' entraînement. 5 - Dispositif selon la revendication 2 dans lequel le circuit d'alimentation du moteur comporte le montage en série de la source de courant continu, de la distance émetteur-colleeteur d'un transistor de commande et du bobinage du moteur, l'entraînement du moteur étant commandé par 1' ouverture et la fermeture du transistor de commande sous l'effet d'impulsions provenant d'une source d'impulsions de commande, caractérisé en ce que le circuit de charge ge dudit condensateur comporte le montage en série du condensateur, de la distance émetteur-collecteur d'un transistor consituant le dispositif interrupteur du circuit de charge, d'une résistance et de la distance base-émetteur ou base-collecteur du transistor- de commande du circuit d'alimentation, et en ce que la base du transistor du circuit de charge du condensateur et la base du transistor du circuit de décharge du condensateur sont connectées par l'intermédiaire de résistances à la source d'impulsions de commande de telle façon que le transistor dudit circuit de charge conduit uniquement pendant la durée de l'impulsion de commande, le transistor du circuit de décharge étant bloqué pendant cette durée, et que le transistor du circuit de décharge conduit pendant un intervalle suivant immédiatement 1'impulsion de commande. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit montage en série du circuit de charge est connecté directement à la source de courant continu. 7 - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel le circuit d'alimentation du moteur comporte le montage en série de la source de courant, de la distance émetteur-collecteur d'un transistor de commande et du bobinage du moteur, l'entraînement du moteur étant commandé par l'ouverture et la fermeture du transistor de commande sous l'effet d'impulsions provenant d'une source d'impulsions de commande, caractérisé en ce que la base du transistor de commande du circuit d'alimentation, la base du transistor du circuit de charge du condensateur et la base du transistor du circuit de décharge du condensateur sont connectées par un circuit de commande intermédiaire à la source d'impulsions de commande, de telle façon que les deux premiers de ces transistors conduisent uniquement pendant la durée de l'impulsion de commande, le troisième étant bloqué au moins pendant cette durée, et que ce troisième transistor conduit pendant un intervalle suivant immédiatement l'impulsion de commande.