Brevet FR2425172A1 — publié le 19791130

La présente invention concerne les appareillages electroniques du type "Translateur" de moteur pas à pas, ou synchrones, ou asynchrones, alimentés par une source à courant continu. Dans les dispositifs connus de ce genre, le courant traversant les bobinages est maintenu constant ou nul, ce qui a pour effet de rendre irrégulier le couple de tels moteurs, et par conséquent, d'en interdire l'emploi pour des asservissements de vitesse dans le domaine des basses fréquences. Egalement, le principe de discontinuité de la commande génère des oscillations gênantes, pouvant engendrer des phénomenes de résonnances dangereux pour la sécurité du fonctionnement. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Il est possible de réaliser un asservissement de vitesse à très basse fréquence avec un moteur pas à pas ou synchrone, et de s'affranchir, aux autres vitesses, des phénomènes d'oscillation et donc de résonnance de ces moteurs. Le dispositif, objet de l'invention, comporte un circuit magnétique actionné par un ou plusieurs bobinages reliés à une source d'énergie électrique à l'aide de moyens capables d'établir ou de supprimer le transfert bidirectionnel de l'énergie électrique entre la source et les bobinages. Selon une réalisation de l'invention, ces moyens sont, trois transistors, pour le transfert d'énergie de la source vers les bobinages, et quatre diodes, pour le transfert d'énergie des bobinages vers la source, ou pour la conservation d'énergie dans le circuit magnétique. Le bobinage doit être alors équipé d'un point milieu. Cette réalisation est celle qui est représentée dans la figure 1. Selon une autre réalisation de l'invention, ces moyens sont quatre transistors et quatre diodes montés en pont. Cette réalisation permet l'utilisation d'un bobinage sans point milieu. La partie de commande du dispositif comporte un capteur délivrant un signal qui est fonction l'induction dans le matériau magnétique, et un ensemble de moyens comparant ce signal à différents seuils variables avec le temps ; les résultats de ces comparaisons étant traités par un système logique séquentiel réalisé de façon à optimiser le critère de fréquence de commutation, et destiné à piloter les moyens de transfert d'énergie entre la source et les bobinages. La deuxième fonction de ce système logique consiste à délivrer des informations indiquant certaines situations particulières du processus. La figure 1 illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif, conforme à la présente invention. Tel qu'il est représenté le dispositif comporte deux bobinages Il et 12 couplés magnétiquement, et reliés en leur point commun au psle positif d'une alimentation 10 à courant continu, au travers d'un transistor I et d'une diode 4, et également au poule négatif de ladite alimentation au travers d'une diode 7. L'autre extrémité de chacun de ces bobinages est reliée au pôle négatif de l'alimentation au travers, respectivement, du transistor 2, et de la diode 5, ainsi que du transistor 3 et de la diode 6. Le courant traversant chacun de ces bobinages est mesuré, à l'aide respectivement, des résistances 8 et 9, qui génèrent les signaux respectifs d et c.L'amplificateur 13 dont la fonction de transfert est b = k. c - k. d k étant considéré comme un nombre constant, délivre un signal b directement proportionnel au niveau de l'induction présente dans le circuit magnétique, si le matériau n'est pas saturé. Ce signal b est traité par deux sommateurs 17 et 18 générant, respectivement b + a à l'entrée du comparateur 15, et b - a à l'entrée du comparateur 16. Les deux comparateurs à hystérésis 15 et 16, comparent les dits signaux b + a et b - a respectivement, à un signal e issu d'un générateur 14 ; le signal e constituant l'image du niveau de l'induction que l'on désire maintenir dans le circuit magnétique. Les résultats binaires f et g des comparateurs 15 et 16 constituent des entrées primaires d'un système logique séquentiel 19, lequel génère en fonction de ces entrées et de leur histoire, les trois signaux binaires h, i, et j commandant les trois transistors, respectivement 1, 2 et 3. La deuxième fonction du système logique 19 consiste à générer les signaux 1 et-m contenant l'information décrite ci après : 1 caractérise le fait que b - a est supérieur à e dans le cas ou e est positif, ou le fait que b + a est inférieur à e dans le cas ou e est négatif. Le système 19 est informé du signe de e par le signal n. Le signal 1 est donc actif lorsque le circuit magnétique présente un excès d'induction quelque soit le sens du vecteur induction. De meme le signal m est actif lorsque le circuit magnétique présente un manque d'induction quelque soit le sens de ce vecteur. A titre d'exemple, sachant que la moyenne de chacun de ces signaux est significative du mouvement d'un rotor, ces signaux peuvent être utilisés pour accélérer ou freiner un champ tournant. La figure 2 représente le fonctionnement au cours du temps du dispositif pris pour exemple. Les signaux b + a et b - a élaborés Q partir de l'amplificateur 13 et des sommateurs 17 et 18 sont représentés en traits interrompus, tandis que le signal de consigne e est représenté en trait fort. Les discontinuités présentées par le signal e sont crées par les commutations des comparateurs 15 et 16 et ont un rôle prédominant dans le fonctionnement du dispositif, car elles limitent la fréquence de commutation des transistors 1, 2 et 3 dans les cas où les comparateurs 15 et 16 ne commutent pas de façon alternée. Sur la figure 2, ce cas est représenté par la suite des points 25 à 28. Chaque changement d'état de l'un des comparateurs 15 ou 16 crée une nouvelle situation qui est interprétée par le système logique 19, lequel choisit le transfert d'énergie le mieux adapté. A titre d'exemple, la zone 22 est caractérisée par l'étant saturé des seuls transistors 1 et 2 et par conséquent, la fourniture d'énergie au circuit magnétique. La zone 21 est caractérisée par l'état saturé du seul transistor 2 et par conséquent, la conservation d'énergie par le circuit magnétique grâce à un courant circulant au travers du bobinage 11, du transistor 2 et de la diode 7. La zone 20 est caractérisée par le blocage des transistors 1, 2 et 3 et par conséquent, la restitution d'énergie à la source par un courant traversant les diodes 4 et 6, et le bobinage 12. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où un contrle fin de l'induction magnétique doit être effectué en réduisant au minimum les pertes d'énergie. Dans le cas où le circuit magnétique à contrôler fait partie d'un moteur à champ tournant ou translatant, ce dispositif permet d'actionner des moteurs synchrones, asynchrones ou pas à pas, rotatifs ou linéaires, à vitesse variable, sans à coups, et à partir d'une source à tension continue, ce qui présente nn in térêt dans les asservissements de précision tels que ceux rencontrés dans la machine-outil ou le périphérique d'ordinateur, et dans les transports où la possibilité de variation de la vitesse et le rendement sont des critères de choix. REVENDICBTIONS 1) Dispositif permettant de contrôler finement le niveau de l'induction dans un circuit magnétique, tout en réduisant au minimum les pertes d'énergie, Caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble de moyens destinés à assurer le transfert bidirectionnel ou ltabsen- ce de transfert d'énergie entre la source et le circuit magnétique par simple commutation de ces moyens. 2) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le niveau de l'induction est en permanence comparé simultanément à au moins deux seuils dérivés d'une consigne unique et permettant de commander au moins trois types de transfert d'énergie, à savoir - Fourniture d'énergie au circuit magnétique, - Restitution d'énergie à la source, - Absence de transfert d'énergie. 3) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le système de commande logique est de type séquentiel, organisé de façon à minimiser la fréquence de fonctionnement des moyens de commutation. 4) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par lé fait que les comparateurs sont de type à hystérésis, de façon à limiter la fréquence de fonctionnement lorsque les commutations des comparateurs ne sont pas al ternées. 5) Dispositif selon la revendication 1, Caractérisé par le fait que le système logique génère des signaux indiquant certaines phases particulières du processus ceci afin de générer une information exploitable par divers asservissements dont le dispositif peut faire partie.