Brevet FR2440638A1 — publié le 19800530

DISPOSITIF DE PROTECTION VIS-A-VIS DES SURCHARGES POUR UN MOTEUR D'EN TRAINEENT, NOTAMMENT POUR UN APPAREIL DE TRAITEMENT DE DENTISTERIE. L'imrention concerne un dispositif de protection vis-a-vis des surcharges pour un moteur d'entratnement, notamment pour un appareil de traitement de dentisterie, utilisant un circuit de mesure qui, lors de l'apparition d'un courant du moteur supérieur à une valeur de seuil oui peut être déterminée et représentant un courant de surcharge pour le moteur, délivre un signal de sortie interrompant l'alimentation du moteur. On connait déjà un dispositif pour réguler la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu, notamment pour des pièces à main de dentisterie (demande de brevet allemand publiée sous le nO 26 22 656). Ce dispositif connu comporte un générateur de valeurs de consigne délivrant une tension de consigne qui est appliquée à un comparateur dans lequel elle est comparée avec la tension d'induit du moteur qui sert de tension réelle. Le comparateur forme, à partir des tensions qui lui sont appliquées à l'entrée, une tension de régulation qui est appliquée à un élément de réglage se trouvant dans le circuit d'induit du moteur. En outre, dans le dispositif connu, à la tension de consigne est ajoutée une tension de correction correspondant au courant du moteur.Ce dispositif conne permet de compenser avec une efficacité relativement importante des moments de charge variables du moteur, à l'aide de couples de rotation correspondants. Ceci signifie que dans le cas d'une forte charge du moteur celui-ci reçoit un courant plus important pour exercer un couple de rotation plus important. Bien que le dispositif connu mentionné ci-dessus fonctionne de façon très satisfaisante, il arrive parfois que dans le cas d'une surcharge trè importante du moteur utilisé, par exemple jusqu' au blocage de l'appareil de traitement ou de la pièce à main de dentisterie entraînée par le moteur, le moteur soit soumis à un échauffement très important qui peut le détériorer. De plus, un tel échauffement se transmet également éventuellement aux outils qui doivent être entraînés par ce moteur et qui normalement doivent Notre maintenus relativement froids. Ceci est le cas notamment pour des outils de dentisterie tels que des forets. Par conséquent, la présente invention se propose de réaliser un dispositif de protection vis-S,vis des surcharges pour un moteur dentrat- nement, avec une dépense en moyens techniques relativement faible. Dans un dispositif du type mentionné ci-dessus, ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que le circuit de mesure comporte un circuit d'accumulation comprenant un élément d'accumulation qui peut être chargé à chaque apparition d'un courant de surcharge du moteur et qui peut être déchargé pendant l'intervalle de temps s'écoulant jusqu'à la surcharge suivante, et qu'à l'élément d'acclmulntion est raccordé un dispositif d'évaluation qui ne délivre un signal de sortie arrêtant le moteur qu'à l'apparition d'une tension dépassant une valeur de seuil de déclenchement prédéterminée aux bornes dudit élément d'accumulation. L'invention offre l'avantage qu'elle permet de protéger d'une aarchasge un moteur d'entrstnexentt notamment un moteur du type de cM utilisé pour un appareil ae traitement de dentisterie, par exemple une fraise, avec une dépense en moyens techniques relativement faible. En outre, une surcharge temporaire individuelle du moteur d'entraineient ne conduit pas à l'arrêt de ce moteur.Au contraire, des surcharges temporaires ne conduisent à 1' arrOt du moteur que lorsque ces surcharges correspondent 9 une surcharge dangereuse du moteur sur l'intervalle de temps considéré.Autrement dit, les surcharges temporaires du moteur sont accumulées de façon sure pour interrompre le circuit d'alimentation du moteur lorsqu'on atteint une valeur de seuil prédéterminée. De façon avantageuse, ledit circuit d'accumulation est dimensionné de manière que sa constante de temps de charge soit plus faible que sa constante de temps de décharge. De préférence, la constante de temps de décharge de l'élément d'accumulation concerné est mdme choisie plusieurs fois plus importante que la constante de temps de charge. On obtient ainsi l'avantage que plusieurs surcharges temporaires du moteur peuvent être accumulées sur un certain temps et éventuellement conduire à l'arret du moteur. De préférence, le courant respectif du moteur est déterminé à l'aide d'une tension de mesure qui peut être prélevée aux bornes d'une résistance de mesure branchée en série avec le moteur. A cette résistance de mesure et à une source de tension de référence est raccordé un premier comparateur dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, à un condensateur d'accumulation.Une entrée d'un second comparateur est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance, au condensateur d'accumulation, et une autre entrée de ce comparateur est reliée à une source de tension de réfé renee disbincte. TA sortie de ce second comparateur est reliée à un element de commutation faisant partie du circuit d'alimentation du moteur. On obtient de ce fait une constitution oarticulièrement simple du dispositif pour commander le circuit d'accumulation et le moteur. De façon ivantageuse, le circuit de charge du condensateur d'accumulation comporte une diode qui est montée de façon à ne laisser passer qu' un coqLnBnt de charge. On cbtient de ce fait l'avantage qu'on est assuré, de facon relativement simple, qutune charge appliquée au dit condensateur d'accumulation par la sortie du premier comparateur n'apparat pas dans le circuit de sortie de ce premier comparateur. De préférence, les deux comparateurs sont respectivement constitués par un amplificateur opérationnel. On obtient de ce fait une constitution particulièrement simple du dispositif. De préférence, l'amplificateur opérationnel, constituant le second comparateur comporte un circuit de contre-réaction positive. Ceci offre l'avantage que cet amplificateur opérationnel peut être maintenu dans un état déterminé, dans lequel il a été placé par une tension appliquée audit condensateur d'accumulation et dépassant une valeur de seuil de référence prédéterminée, pour arrêter le moteur. De facon avantageuse, l'élément de commutation est constitué par un transistor dont le circuit collecteur-émetteur se trouve dans le circuit d'alimentation du moteur, et dont la base reçoit les signaux de sortie délivrés par le second comparateur. On obtient ainsi l'avantage que le circuit d'alimentation du moteur peut être commandé avec une dépense en moyens techniques particulièrement faible. De façon avantageuse, la base dudit transistor est reliée à la sortie du second comparateur par l'intermédiaire d'un amplificateur. On obtient ainsi l'avantage d'une possibilité particulièrement simple de dorollplaye du tranqistor par rapport a l'amplificateur opérationnel cons tituant le second comparateur. est De façon avantageuse, la base dudit transistor/en outre reliée à la prise d'un potentiomètre sur la*uelle apparatt la tension de sortie de 1' amplificateur. Cette mesure offre l'avantage d'une possibilité particu Fièrement simple de détermination du courant possible du moteur. De façon avantageuse, ledit amplificateur est un amplificateur inverseur dont la sortie est reliée, par I'intermédiaire d'un commutateur, à l'entrée non iiverseuse de l'amplificateur opérationnel constituant le second comparateur. On obtient ainsi l'avantage que seule la fermeture du commutateur concerné remet en route le dispositif une fois que le moteur a été arrêté par euite d'une surcharge correspondante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. La figure unique est un schéma du dispositif suivant l'invention. Le dispositif représenté sur la figure comporte une unité d'alimen tation NG, qui, dans le cas présent, reçoit une tension alternative U,, et délivre, par l'intermédiaire de deux conducteurs L1, L2, des tensions de sortie qui, dans le cas présent, peuvent être des tensions positives. Un conducteur L3 peut être un conducteur neutre qui est relié au potentiel de la terre ou à la masse. Le conducteur L2 peut délivrer une tension positive de 12V par rapport au conducteur L3. Le conducteur L1 peut délivrer une tension positive plus importante. Entre les conducteurs L2 et L3 est branché un circuit série cons titué par une résistance RI et un potentiomètre d'accord PI. L'entrée inverseuse (-) d'un amplificateur opérationnel OP1, pouvant être considéré comne un premier comparateur, est reliée au point commun de la résistance R1 et du potentiomètre d'accord P1. L'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP1 est reliée par l'internédiaire d'une résistance R2 et d'une résistance Rm servant de résistance de mesure, au conducteur L3. Cette résistance de mesure Rm se trouve dans le circuit d'alimentation d'un moteur M qui, dans le cas présent, peut être un moteur à courant continu.Le circuit d'alimentation du moteur N comporte en outre un élément de commutation, qui est constitué par un transistor T qui, dans le cas présent, est de type npn. Dans le cas présent, le circuit collecteur-émetteur de ce transistor T est utilisé comme circuit de commutation. L'émetteur du transistor T est relié au moteur M. Le collecteur de ce transistor est relié au conducteur L1. La sortie de l'amplificateur opérationnel OP1 est reliée, par l'intermédiaire d'un circuit série constitué par une résistance R3, une diode D1 et un condensateur d'accumulation C1, au conducteur L3. Comme on le verra plus en détail ci-après, la résistance R3 sert de résistance de charge pour le condensateur d'accumulation CI. La diode DI est branchée de façon à ne laisser passer qu'une tension de sortie positive de l'amplificateur opérationnel OP1, et par conséquent n'autorise la charge du condensateur C1 que nar une tension positive. L'entrée non inverseuse (+) d'un amplificateur opérationnel OP2, servant de second comparateur, est reliée au point commun de la cathode de la diode nl et d'une des armatures du condensateur C1, par l'intermédiaire d'une résistance R4. L'entrée inverseuse (-) de cet amplificateur opérationnel OP2 est reliée au point commun de deux résistances R5, R6 qui sont branchées entre les conducteurs L2 et L3, et qui appliquent à l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur opérationnel OP2 une tension de seuil ou de référence. La sortie de l'amplificateur opérationnel OP2 est reliée, par 1' in- termédiaire d'un circuit de contre-réaction positive, à son entrée non inverseuse (+). Ce circuit de contre-réaction positive comporte, dans le cas présent, un circuit parallèle constitué par une résistance R8 et par un circuit série comnrenant une résistance R9 et une diode D2. La diode D2 est montée de façon à laisser passer les signaux de polarité positive apparaissant à la sortie de- l'amplificateur operationnel OP2. la résistant R8 et la résistance R4 précédemment mentionnées constituent les résistances de décharge pour le condensateur d'accumulation CI. A la sortie de l'amplificateur opérationnel OP3 est en outre reliée l'entrée inverseuse (-) d'un autre amplificateur opérationnel OP3, et ce, par I'intermédiaire d'une résistance Rîl. L'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur opérationnel OP3 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance RI O, au conducteur L2. L'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP5 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance R7, au point commun des résistances R5 et R6 déjà mentionnées. En outre, l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP3 est reliée par l'intermédiaire d'un con, densateur d'accumulation C2, au conducteur L3. Le condensateur d' accumu- lation C2 est branché en parallèle avec un circuit série constitué par une résistance R12 et un commutateur SI. En outre, l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP3 est reliée à la cathode d'une diode D3 dont l'anode est reliée à l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP2 déjà mentionné. La sortie de l'amplificateur opérationnel OP3 est reliée, par l'intermédiaire d'un potentiomètre P2, au conducteur L3. La prise du potentiomètre P2 est reliée à la base du transistor T déjà mentionné. On va maintenant considérer le mode de fonctionnement du dispositif représenté sur la figure. On supposera que le dispositif est dimensionné ou réglé de manière que le moteur M reçoive un courant par l'intermédiaire du transistor T se trouvant dans l'état conducteur. Lorsoue, pour une raison quelconque, le moteur M tire un courant plus important, il apparat aux bornes de la résistance de mesure Fm une chute de tension plus importante qui est appliquée à l'entrée non inverseuse (+) de 1' amplifi- cateur opérationnel OP1.Cet amplificateur opérationnel OP1 compare cette tension de mesure avec une tension de seuil ou de référence appliquée sur son entrée inverseuse (-) et délivre à sa sortie une tension de sortie qui correspond à la différence entre les deux tensions appliquées à 1' entrée. Cette tension de sortie est appliquée au condensateur d'accumulation CI., par l'intermédiaire de la résistance R3 et de la diode Di. La constante de temps de charge, qui est essentiellement déterminée par la valeur de la résistance R3 et la capacité du condensateur d'accumulation C1, est sensiblement plus faible que par la constante de temps de décharge, qui est déterminée par la capacité du condensateur C1 et la valeur des résistances R4 et R8. Ceci signifie que des surcharges temporaires du moteur M apparaissant les unes à la suite des autres, et par conséquent l'augmentation temporaire de la tension de mesure au niveau de la résistance de mesure Rin, ont pour effet que des charges correspondantes sont accumulées dans le condensateur d'accumulation C1.Lorsque la tension existant aux bornes du condensateur C1 devient supérieure à la tension appliquée à l'entrée inverseuse (-) de l'amplificateur opérationnel OP2, celui-ci délivre à sa sortie un signal de sortie qui, par 1' intermédiaire de l'amplificateur opérationnel OP3, fonctionnant comme un amplificateur inverseur, a pour effet que le transistor T qui jusqu'ici était dans l'état conducteur, passe dans l'état non conducteur. De ce fait, le circuit de courant du moteur M est interrompu. L'état conduisant à l'interruption du circuit d'alimentation du moteur, est maintenu, en incluant l'amplificateur opérationnel OP2. Comme on l'a vu ci-dessus, la sortie de l'amplificateur opérationnel OP2 est reliée à 1' entrée non irmerseuse (+), par l'intermédiaire d'un circuit de contre réaction positive qui comprend la résistance R9 et la diode D2. Par suite de la présence de ce circuit de contre-réaction positive, l'amplificateur opérationnel OP2 délivre, lors de sa commande correspondante par la tension existant aux bornes du condensateur d'accumulation CI, une tension de sortie telle que le transistor T est maintenu dans l'état non conducteur.Le dispositif décrit neut sortir de cet état en débranchant temporairement la tension d'nlimentation globale. Dans ce cas, le condensateur C1 se décharge et l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP2 reçoit de nouveau une tension telle que le transistor T1 peut redevenir conducteur. Dans le dispositif représenté sur la figure, ceci peut également être obtenu en fermant le commutateur S1. Dans ce cas, la tension appliquée à l'entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel OP2 est réduite de manière que le transistor T, puisse de nouveau passer dans l'état conducteur. On remarquera encore que le circuit de charge et le circuit de décharge du condensateur d' accumulation C1 sont de préférence dimensionnés de manière que la constante de temps de décharge soit plusieurs fois plus importante que la constante de temps de charge.On obtient ainsi de façon particulièrement simple, que l'apparition temporaire de plusieurs surcharges peut être considérée comme des surcharges admissibles tandis que lors de l'apparition d'un nombre nlus important de surcharges temporaires, le circuit de courant du moteur M est interrompu. l'e potentiomètre d'accord P1 permet de régler le seuil qui doit être dépassé nar la tension de mesure apparaissant aux bornes de la résistance de mesure Rm, pour que 1' amplificateur opérationnel OPI délivre une tension de charge correspondante au coiden- sauteur C1. Le réglage du potentiomètre P2 permet d'autre part de déter minier la vitesse de rotation possible maximale du moteur N. Ceci est obtenu par une commande correspondante du transistor T. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et representé, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications en'isagées et sans s'écarter pour cela iv cadre de l'iention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection vis-à-vis des surcharges pour un moteur d'entrainement, notamment pour un appareil de traitement de dentisterie, utilisant un circuit de mesure oui, lors de l'anrarition d'in courant du moteur supérieur à une valeur de seuil qui peut être déterminée et représentant un courant de surcharge pour le moteur, délivre "n signal de sortie interrompant l'alimentation du moiteur, caractérisé en ce que le circuit de mesure (OP1,OP2) comporte un circuit d'accumulation (C1,R3,R4, R8) comprenant un éliment d'accumulation (C1) qui peut être charmé 9 chaque apparition d'un courant de surcharge du moteur et qui peut être déchargé pendant l'intervalle de temps s'écoulant jusqu'à la surcharge suivante, et qu'à l'élément d'accumulation (ci) est raccordé un dispositif d'évaluation (OP2) qui ne délivre un signal de sortie arrêtant le moteur (M) qu'à l'apparition d'une tension dépassant une valeur de seuil de déclenchement prédéterminée aux bornes dudit élément d'accumulation. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit d'accumulation (C1,R3,R4,R8) est dimensionné de manière que sa constante de temps de charge soit Dlus faible que sa constante de temps de décharge. 3. Dispositif suivant l'une des revendieations 1 ou 2 caractérisé en ce que le courant respectif du moteur est déterminé à l'aide d'une tension de mesure qui peut être prélevée aux bornes d'une résistance de mesure (Rm) branchée en série avec le moteur (M) ;;qu'à cette résistance de mesure (Rm) et à une source de tension de référence (R1,P1) est raccordé un premier comparateur (OP1) dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance (R3), à un condensateur d'accumulation (cri) qu'une entrée d'un second comparateur (OP2) est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance (R4) au condensateur d'accumulation (C1), et une autre entrée de ce comparateur est reliée à une source de tension de référence distincte (R5,R6) ; que la sortie de ce second comparateur (OP2) est reliée à un élément de commutation (T) faisant partie du circuit d'alimentation du moteur. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de charge du condensateur d'accumulation (C1) comporte une diode (D1) qui est montée de façon à ne laisser passer qu'un courant de charge. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les deux comparateurs (OP1,OP2) sont respectivement constitués par un annlificateur opérationnel. S. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que 1' ar:plificateur opérationnel constituant le second comparateur (OP2) comporte un circuit de contre-réaction positive (R9,D2). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé er ce que l'élément de commutation (T) est constitué par un transistor (T) dont le circuit collecteur-émetteur se trouve dans le circuit d'alimentation du moteur, et dont la base reçoit les signaux de sortie délivrés par le second comparateur (OP2). B. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la base dudit transistor (T) est reliée à la sortie du second comparateur (OP2) par l'intermédiaire d'un amplificateur (OP3). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la base dudit traneisetr est en outre reliée à la prise d'un potentiomètre (P2) sur laquelle apparaît la tension de sortie de l'amplificateur (OP3). i O. Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit amplificateur (OP3) est un amplificateur inverseur dont la sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un commutateur (S1), à entrée non inverseuse (+) de l'amplificateur opérationnel (OP2) constituant le second comparateur