Brevet FR2370283A1 — publié le 19780602

L'invention concerne un dispositif de contrôle de la rotation d'une pièce tournante dans un appareil, tel qu'un tambour contenant le linge d'une machine à laver séchante, éventuellement complété d'un circuit de sécurité qui est commande par le signal électrique fourni par ce dispositif de contrôle et qui est destiné à commander l'arrêt au moins partiel de l'appareil, tel que, par exemple, celui de l'alimentation des éléments chauffants de la machine ou le retour du programmateur électromécanique à sa position initiale coupant toute alimentation électrique lors d'une panne quelconque pendant les opérations de séchage du linge entraidant l'arrêt du tambour, Il est bien connu qu'il est possible de détecter la présence ou l'absence de rotation d'rrne pièce tournante en couplant l'arbre d'un générateur tournant d'énergie électrique, tel qu'un alternateur ou une dynamo normale ou tachymétrique, à 1 arbre de la pièce tournante dont on veut surveiller la rotation, le générateur fournira alors une tension continue ou alternative (que l'on peut redresser) lorsque la machine tourne à une vitesse supérieure à une valeur de seuil et une tension nulle à l'arret qui peuvent être exploitées dans un circuit de sécurité. Des machines tournantes sont relativement conteuses pour être employées simplement à la détection de la rotation d'une pièce, leur entraînement provoque une perte d'énergie par friction dans les transmissions et nécessite un entretien périodique pour prévenir des pannes (graissage, changement de balais) et leur dépannage et remplacement font augmenter les frais d'exploitation. Il est également possible de fixer des cames sur un arbre tournant pour actionner des contacts électriques, mais cette solution est sujette à une usure rapide et à des pannes. La présente invention, qui a pour objet un dispositif électrique de contrôlie de rotation simple et fiable, permet d'éviter les inconvénients précités. Suivant l'invention, un dispositif de contrôle d'un mouvement rotatif d'une pièce tournante est principalement caractérisé par le fait qu'il comporte un aimant permanent fixé à la périphérie de la pièce ou d'une autre pièce couplée en permanence à celleci ; un inducteur disposé lui-même ou avec son circuit magnétique à proximité de la trajectoire de l'aimant tournant avec la pièce un générateur de tension en forme de dents-de-scie comprenant un transistor de commutation alimenté sur sa base par ledit inducteur et un-montage composé d'une résistance et d'un condensateur en série et alimenté par une source de tension continue, ledit transistor étant respectivement relié par son collecteur et son émetteur aux bornes dudit condensateur et dèchargeant celui-ci de façon répété à chaque passage de 1'aimant devant l'inducteur ; un thyristor également alimenté par une source de tension continue et un dispositif semiconducteur à seuil de déclenchement unilatéral ou bilatéral réunissant l'armature positive du premier condensateur à la gachette du thyristor pour le débloquer, lorsque la tension aux bornes du premier condensateur dépasse le seuil d'amorçage du dispositif semiconducteur, le thyristor restant bloqué pendant la rotation normale de la pièce et se débloquant et restant saturé en l'absence de rotation. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses caractéristiques et avantages apparattront à l'aide de la description ci- après et de la figure unique annexée, s'y rapportant, données à titre d'exemple. La figure unique est un schéma de principe simplifié d'un dispositif électronique de contrôle de rotation et d'un circuit de sécurité qu'il alimente, conformes à l'invention, utilisés ici dans le cadre d'une machine à laver et à sécher le linge entièrement automatique. Sur la figure l on a respactivement représenté par les repères l et 2, les bornes d'alimentation de 11 appareil, ici une machine à laver, reliées au secteur alternatif. Ces bornes 1 et 2 alimentent un dispositif programmateur 3 par 1'intermédiaire d'un interrupteur simple ou double 30 faisant partie de ou commandé par celui-ci, les liaisons mécaniques ayant été symbolisées par des traits mixtes. Le dispositif programmateur 3 peut etre réalisé, dans une machine à laver-par exemple, sous la forme d'un circuit logique électromécanique comportant une pluralité d'interrupteurs ou commutateurs dont les contacts mobiles sont commandés par la rotation d'un arbre à cames qui peut être actionné à la main au moyen d'un bouton de commande 31 ou entraîné par un moteur 4 (micromoteur) couplé à l'arbre à cames du commutateur rotatif. Il comprend par ailleurs un dispositif temporisateur ou une horloge (non explicitement représenté) qui actionne périodiquement pour des intervalles de temps correspondant à un pas d'avance de l'arbre à cames, un interrupteur 5 commandant la mise en route récurrente du moteur 4 qui commande l'avance du dispositif programmateur 3. Lorsque le dispositif programmateur 3, après le lavage et le rinçage du linge, est amené en position de séchage où des interrupteurs alimentent; entre autres, un moteur (non représenté) qui entraîne en rotation le tambour contenant le linge, et des résistances électriques chauffantes et fixes, pour enlever l'humidité du linge par évaporation, le programmateur 3 commande, en meme temps que l'ouverture de l'interrupteur 5 arretant le-moteur 4, la fermeture de l'interrupteur 6 qui a pour effet de connecter la diagonale d'entrée d'un pont redresseur à quatre diodes (du type de Graetz) 15 faisant partie d'un circuit de sécurité 10 conforme à l'invention, en série avec l-'induit du moteur 4. Le circuit de sécurité 10 a pour fonction ici d'empocher des brûlures du linge dus au chauffage, pendant son séchage, lorsque le tambour le contenant est arrêté par la suite d'une panne. A cette fin, il comporte un dispositif de contrôle de la rotation du tambour qui est l'objet principal de la présente invention et qui permet de détecter et d'indiquer au moyen d'un signal électrique la rotation ou l'absence de rotation d'une pièce tournante d'une machine ou d'un mécanisme, et d'alimenter par ce signal des circuits de protection, de sécurité ou d'alarme, par exemple. Dans le dispositif de contrôle de rotation suivant l'invention, la rotation, ou l'absence de celle-ci, est signalée à l'aide d'un aimant permanent 9, qui peut etre de taille relativement faible, fixé sur la périphérie d'une pièce tournante 8 constituée, par exemple, par la pièce dont la rotation est à contrôler ou par une pièce montée sur le même arbre que celle-la', tel que par exemple un volant d'équilibrage du tambour situé à 11 extérieur de la cuve de la machine à laver ou la poulie menée couplee à la poulie menante par une courroie, ou bien encore, par un engrenage couplé en permanence à cet arbre. Le choix le moins coûteux est de placer un aimant en ferrite en forme de pastille sur un élément tournant déjà existant. Un inducteur 7 ou éventuellement son circuit magnétique 70 (en fer doux ou à ferrites) est dispose à une faible distance de la périphérie de la pièce tournante 8 de sorte que l'un des pôles (N ou S) de l'aimant 9 passe devant lui une fois à chaque tour de la pièce avec un entrefer de faible dimension afin d'y induire, par la variation du flux magnétique, une impulsion de tension de polarité predéterminée aux bornes de la bobine 7. Ces bornes sont respectivement reliées à la base et à l'émetteur d'un transistor de commutation 11 du type NPN qui, si son collecteur est alimenté# par un potentiel positif, passe de son état bloque à son état saturé lorsque l'amplitudé positive de 11 impulsion dépasse un seuil prédéterminé de 0,7 volts environ). Du fait que l'impulsUon de tension engendrée dans llinduct 1ar 7 par le passage de l'aimant devant lui ou son circuit magnétique associé 70, est de forme quasi-sinuso#dale, c'est-à-dire qu'il comporte des excursions positive et négative successives, la jonction base-émetteur du transistor ll doit être protégée contre des tensions inverses par une diode de protection 12 dont l'anode est reliée à l'émetteur et la cathode à la base de celui-ci. Cette diode de protection l2, montée à l'envers par rapport à la diode constituée par la jonction base-émetteur du transistor, constitue un courtcircuit pour les amplitudes négatives de l'impulsion fournie par l'inducteur 7 dépassant, en valeur absolue un seuil d'environ 0,7 volts. Lorsque le transistor li n'est pas alimenté sur son collecteur, c'est-à-dire en dehors des périodes de séchage, le tambour en rotation engendre des impulsions aux bornes de l'inducteur 7, qui est alors chargé par deux diodes montées en tete-bêche, de sorte qu'elles écrêtent les amplitudes des impulsions, qui dépendent de la vitesse de rotation (pendant l'essorage a 700 tours par minute elles peuvent etre de + 20 volts), à + 0,7 volts environ de façon à protéger le transistor 11 contre des claquages inverses entre l'émetteur et la base qui peuvent le détruire, le courant dans les diodes étant limité par la résistance propre à l'inducteur 7- qui est de l'ordre du kiloohm. Lorsque le transistor Il est alimenté sur son collecteur par une tension positive, les excursions positives du signal appliqué à sa base le rendent saturé, de sorte qu'il peut etre considéré comme un interrupteur fermé périodiquement à chacun des tours de la rotation a contrôler. Le transistor 11 de commutation est relié en parallèle à un premier condensateur 13 de capacité C13 élevée (de l'ordre de plusieurs microfarads) qui est chargé par l'intermédiaire d'une première résistance 16 de valeur également élevée (de l'ordre de plusieurs mégohms) à partir d'une source de tension continue constituée ici par la diagonale de sortie du pont redresseur 15 qui est relié, par la ferme#ture du commutateur 6, en série avec l'induit du moteur 4 de commande du programmateur 3. Le transistor 11, dont le collecteur est réuni à travers une seconde résistance de limitation de courant 17 de faible valeur (de l'ordre d'une ou de plusieurs centaines d'ohms) qui le protège, à l'armature positive (anode) du premier condensateur 13, décharge ce dernier sensiblement complètement, à chaque passage de l'aimant à-proximité de l'inducteur 7 de façon que la tension continue aux bornes du premier condensateur 13 ne dépasse jamais, au cours de la rotation continue de la pièce 8, une valeur de seuil prédéterminée. L'ensemble comprenant le transistor 11, le pont redresseur 15, la résistance 16 et le condensateur 13, peut etre considéré ici comme un générateur de tension en forme de dents-de-scie. Du fait que le premier condensateur 13 est chargé de façon quasi-linéaire à travers la première résistance 16, la tension crete mesurée aux bornes du condensateur 13 est une fonction inverse de la vitesse de rotation, celle-ci peut donc être contrôlée approximativement de cette manière. Cette valeur de seuil est déterminée par la tension d'amorçage, dite de retournement (appelée breakover dans la littérature américaine) d'une diode de déclenchement bilatérale 18 généralement appelée "diac", qui reste bloquée jusqu a cette valeur de seuil (généralement comprise entre 25 et 40 volts) et lorsque celle-ci est dépassée, elle présente une résistance négative de façon à ne fournir qu'une brève impulsion à chaque passage, dans le sens des amplitudes croissantes en valeur absolue, par cette tension de retournement. Le diac 18 est relié entre l'armature positive du premier condensateur 13 et la gachette d'un thyristor 19 branché entre les bornes de la diagonale de sortie du pont redresseur 15, qu'il court-circuite chaque fois qu'il est déclenché à l'aide du diac 18 lorsque la tension aux bornes du premier condensateur 13 dépasse la tension d'amorçage de celui-ci. Il est à remarquer ici que l'on peut remplacer ici le tran- sistor NPN 11 par un transistor du type PNP en inversant, entre autres, la diode de protection 12, ainsi que le diac par d'autres types de dispositifs à seuil de déclenchement unidirectionnel (diodes de Shockley, de Sc'nottky, de Zener) connus et couramment utilisés pour le déclenchement de thyristors ou de triacs. Le point commun de la gâchette du thyristor 19 et du diac 18 est réuni au point commun de la cathode du thyristor 19, du pale négatif de la diagonale de sortie du pont redresseur 15, de l'armature négative du premier condensateur 13. et de l'émetteur du transistor 11 par l'intermédiaire d'une troisième résistance 20 et d'un second condensateur 21 de valeurs élevées respectivement de 11 ordre de plusieurs (1 à 10) kiloohms et de plusieurs microfarards, montés en parallèle.Ce montage parallèle d'une résistance 20 et d'un condensateur 21 permet, après le déclenchement unique du thyristor 19 par le diac 18, de faciliter le rédéclenchement du thyristor 19 au début de chacune des demi-sinusoides positives (courant sensiblement nul) fournies par le pont redresseur 15, du fait que pendant la conduction du thyristor 19 le second condensateur 21 se charge positivement par un faible courant passant par sa gâchette. La valeur de la troisième résistance 20 peut être choisie de façon à ne pas décharger trop rapidement le second condensateur 21 pendant les brèves intervalles de ltannuîation de la tension aux bornes du thyristor 19 et à fournir une chute de tension suffisante en réponse au faible courant de gâchette qui la parcourt. Le circuit de sécurité 10 comporte en outre un circuit de protection à fonctions multiples comportant un montage parallèle d'une seconde diode 22 et d'une quatrième-résistance 23 en série avec un troisième condensateur 24, ce circuit étant connecté en parallèle avec le thyristor 19. Plus précisément, le point commun de l'anode de la diode 22 et de la résistance 23 est relié à l'anode du thyristor 191 c'est-à-dire au pale positif de la diagonale de sortie du pont redresseur 15 ec le point commun de la cathode de la diode 22 et de la résistance 23 est relié. à l'une des bornes du condensateur 24 dont l'autre borne est reliée à la cathode du thyristor 19, c'est-à-dire au pale négatif de cette diagonale. Des circuits analogues sont couramment utilisés dans des hacheurs ("chopper" en anglais) à transistors ou dans des onduleurs à thyristor pour les protéger contre les taux de montée de tension (dv/dt) excessifs et pour éliminer des pics de tension parasites. Dans le circuit de la figure annexée, le circuit de protection 22, 23, 24 permet, en outre, de filtrer la tension redressée fournie par le pont redresseur 15 de sorte que la tension continue appliquée à la première résistance 16 en série avec le premier condensateur 13 ne subisse que de relativement faibles fluc tuations (1~/ environ) autour de sa valeur nominale (de l'ordre de 300 volts), lorsque le thyristor 19 est à l'état bloqué pendant la rotation de la pièce 8.Lorsque le thyristor 19 est débloqué une première fois par une impulsion unique appliquée par le diac 18 à sa gâchette, le circuit de protection 22, 23, 24 constitue pour le thyristor 19, surtout grace au condensateur 24 conservant sa charge, une source de tension continue positive, appliquée sur son anode qui lui permet d'atteindre plus vite et plus sûrement le courant de maintien lors du premier allumage, meme si celui-ci se produit pendant que la tension et le courant redressés, fournis par le pont de diodes 15 sont de faible valeur ou nuls. Les valeurs de la première résistance 16 et du premier condensateur 13 étant choisies de telle sorte que pendant la rotation à vitesse normale (50 tours par minute pour le séchage) de la pièce 8, la tension maximale aux bornes du premier condensateur 13 reste nettement inférieure à la tension d'amorçage du diac 18. Dans ce cas, le transistor 11 décharge le premier condensateur 11 à chaque tour de la pièce 8 avant que la tension aux bornes se cette dernière atteigne cette tension d'amorçage, et le thyristor 19 reste bloqué. Pendant l'état bloqué du thyristor 19, l'impédance aux bornes de la diagonale de sortie du pont 15 est trop forte pour que le courant alternatif passant par sa diagonale d'entrée soit suffisant pour faire avancer le moteur 4 du programmateur. Lorsque la vitesse de rotation de la pièce 8 devient inférieure, par exemple, à un dizième de la vitesse normale ou lorsqu'elle devient brusquement nulle par un freinage intempestif, le transistor ll ne décharge plus ou plus assez fréquemment le premier condensateur 13, la tension à ses bornes atteint et dépasse alors la tension d'amorçage ou de retournement du diac 18 qui fournit une impulsion de déclenchement à la gâchette du thyristor 19. Le thyristor 19 débloqué ne représente qu'une faible impédance aux bornes de la diagonale de sortie du pont 15 qui lui fournit un courant redressé d'amplitude suffisante, pour que le courant alternatif ne subisse, aux bornes de la diagonale d'entrée, qu'une faible chute de tension. Ainsi, pendant l'état saturé du thyristor 19, pratiquement toute la tension du secteur alternatif est appliquée aux bornes de l'induit du moteur 4 qui se met à tourner et entraine l'arbre à cames du programmateur 3 jusqu a sa position de départ, où l'interrupteur 30 s'ouvre et coupe l'alimentation de l'appareil tout entier. Le circuit de sécurité 10 peut être appliqué à tout appareil comportant des parties tournantes dont la rotation est essentielle au bon fonctionnement de l'appareil. Il peut également servir à commander d'autres circuits ou dispositifs que le moteur 4 de commande d'un programmateur 3, tels qu'un relais à courant alternatif et à seuil dont l'enroulement peut remplacer celui du moteur. Par ailleurs, le pont redresseur 15 peut etre relié directement au secteur, ou bien lton peut utiliser toute autre source de tension continue, filtrée ou non, pour alimenter le montage série de la première résistance 16 et du premier condensateur 13.Le thyristor 19 réuni en parallèle avec son circuit de protection 22, 23, 24 peut alors etre alimenté par cette même ou par une autre source de tension continue avec l'enroulement d'un relais ou d'un contacteur électromagnétique à courant continu branché entre le polie positif de cette source et l'anode du thyristor 19. Le signal de contrôle peut également etre recueilli par une charge résistive en série avec le thyristor, qui constitue l'élément d'entrée d'un dispositif ou circuit de sécurité recevant l'information sous la forme d'une forte impédance (courant et chute de tension aux bornes de la charge faibles) en présence de la rotation ou d'une faible impédance (courant et chute de tension forts) en l'absence de celle-ci ou lorsque sa vitesse devient inférieure à une valeur de seuil préalablement choisie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'un mouvement rotatif d'une pièce tournante dans un appareil, indiquant par des signaux ou des grandeurs électriques distincts la présence ou l'absence de ce mouvement, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un aimant permanent (9) fixé à la périphérie de la pièce tournante (8) ou à celle d'une autre pièce couplée en permanence et tournant en synchronisme avec celle-ci ; un inducteur (7) disposé lui-meme ou avec son circuit magnétique (70) à une faible distance de la trajectoire de l'aimant tournant avec la piéce afin de fournir une impulsion à chaque passage de l'aimant devant lui ; un transistor de commutation (11) respectivement relié par sa base et son émetteur aux bornes de l'inducteur (7) afin que les impulsions fournies par celui-ci le rendent saturé ; un montage composé d'une première résistance (16) et d'un premier condensateur (13) connectés en série et alimenté par une première source de tension continue (15), ledit transistor (11) étant respectivement relié par son collecteur et son émetteur aux bornes du premier condensateur (13) afin de le décharger à chaque impulsion reçue de l'inducteur (7) s et un dispositif semiconducteur à seuil de déclenchement unilatéral ou bilatéral (18), relié par l'une de ses bornes à la jonction du premier condensateur (13), de la première résistance (16) et du collecteur dudit transistor (11) afin de fournir, sur son autre borne, un signal de contrôle lorsque la tension aux bornes du premier condensateur (13) dépasse la tension d'amorçage ou de déclenchement du dispositif semiconducteur (18) par suite d'un arrêt ou d'un ralentissement de la rotation au-dessous d > une vitesse minimale prédéterminée en fonction de la tension continue fournie par la première source (15), les valeurs de la premièrerésistance (16) et du premier condensateur (13) et la tension d'amorçage du dispositif semiconducteur (18). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, un thyristor (19) alimenté par une seconde source de tension continue, dont la gachette est reliée à l'autre borne du dispositif semiconducteur (18) et dont la cathode est reliée à la jonction du premier condensateur (13) et de l'émetteur du transistor (11), afin que le signal de contrôle fourni par le dispositif semiconducteur (fur9) le déclenche, lorsque la vitesse de rotation devient inférieure à ladite vitesse minimale prédéterminée. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la première et la seconde source de tension continue sont constituées par un meme pont redresseur à quatre diodes (15) alimenté par le secteur alternatif. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, un circuit de procection du thyristor (19) connecté entre l'anode et la cathode de celui-ci et composé d'un montage parallèle d'une diode (22) et d'une seconde résistance (23) en série avec un second condensateur (24), l'anode de la diode (22) étant reliée à celle du thyristor (19), en vue de permettre l'obtention rapide du courant de maintien dans celui-ci quelle que soit la valeur de la tension redressée. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, un montage parallèle d'un troisième condensateur (21) et d'une troisième résistance (20) réunissant la gâchette du thyristor (19) à sa cathode, afin que le troisième condensateur (21), recharge par le courant de la gachette, conserve une tension de polarisation positive facilitant le reamorcage du thyristor (19) après chaque annulation du courant fourni par le pont redresseur (15). 6. Circuit de sécurité pour un appareil électrique comportant une pièce tournante dont la rotation est essentielle à son fonction nement correct, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de contrôle du mouvement rotatif de cette pièce suivant l'une des revendications 1 à 5, et un circuit ou dispositif de commande dont une entrée est alimentée par le signal de contrôle fourni par le dispositif semiconducteur (18) directement, par l'intermédiaire du thyristor (19) ou par l'intermédiaire du pont redresseur unique (15). 7. Circuit de sécurité suivant la revendication 6, de type comportant un dispositif de contrôle suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'entrée dudit circuit ou dispositif de commande est alimentée par une charge résistive connecté entre le thyristor (19) et la source de tension continue qui l'alimente. 8. Circuit de sécurité suivant la revendication 6, de type comportant un dispositif de contrôle suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que le dispositif ou circuit de commande comporte une entrée reliée au secteur de courant alternatif en série avec la diagonale entrée dudit pont redresseur (15) qui représente une impédance élevée, lorsque le thyristor (19) est bloqué, et une faible impédance lorsque le thyristor (19) débloqué court-circuite sa diagonale de sortie. 9. Circuit de sécurité suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que l'entrée dudit dispositif ou circuit de commande est constitué par l'enroulement d'un relais ou contacteur à seuil ou dlun moteur (4) à courant alternatif dont l'arbre commande des organes de securit de l'appareil. 10. Appareil électrique, tel qu'une machine à laver et à sécher le linge automatique, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit de sécurité suivant la revendication 9, dans lequel l'arbre du moteur (4) est couplé à l'arbre à cames d'un programmateur (3) à commande mécanique pour l'amener dans sa position initiale de coupure de l'alimentation par le secteur, lorsque pendant le séchage du linge le tambour contenant celui-ci cesse-de tourner ou tourne à une vitesse si réduite que ledit dispositif de contrôle délivre un signal de contrôle déclenchant le thyristor (19).