Brevet FR2472864A1 — publié le 19810703

La présente invention se rapporte à un dispositif de réglage de tension de sortie destiné à des générateurs excités séparément les uns des autres, entraînés par un moteur monté sur un véhicule, par exemple sur une automobile ou une motocyclette. D'une façon générale, lorsque le courant d'excitation d'une bobine est réglé à une valeur constante, le courant de sortie d'un générateur excité séparément augmente avec la vitesse de rotation du moteur jusqu'à ce que cette vitesse atteigne une valeur donnée, comme représenté par la courbe A de la fig. 3, puis ce courant - de sortie demeure constant. Dans les dispositifs classiques de réglage de tension de sortie utilisés poux les généra- teurs excités séparément, un courant électrique pénètre dans la bobine d'excitation lorsque la tension de l'accumulateur est inférieure à une valeur donnée et le courant est coupé lorsque la tension de l'accumulateur est inférieure à cette valeur donnée. Par conséquent, dans le cas o la quantité d'électricité emmaganisée dans l'accumulateur n'est même pas égale à la moitié de sa charge nominale lorsque le moteur tourne à grande vitesse, le générateur fournit son débit maximum d'électricité. Par suite, la température de ce générateur s'élève de façon exagérée sous l'effet-de son propre chauffage, ce qui a pour effet de diminuer la résistance de chacune des pièces de ce générateur. L'invention a été conçue en fonction de ces conditions. De façon plus précise, l'invention a pour objet un dispositif de réglage de tension de sortie ayant pour rôle de régler la tension du générateur de telle manière que son courant de sortie diminue lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente, dans la gamme des vitesses élevées, de manière à limiter comme il convient la charge électrique pour empêcher une élévation excessive de la température provoquée par l'auto-chauffage d.u générateur, lorsque l'accumulateur exige de fortes intensités de charge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, deux formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins: la fig. 1 est le schéma d'un circuit électrique tO selon une première forme de réalisation de l'invention; la fig. 2 est le schéma d'un circuit électrique selon une seconde forme de réalisation; et la fig. 3 donne des courbes représentant les variations du courant de sortie d'un générateur, en fonction de la vitesse (en tours/mn) du moteur, la courbe A représentant les variations de courant de sortie dans les conditions classiques, la courbe B, les varia- tions du courant de sortie avec la première forme de réalisation de l'invention et la courbe C, les variations du courant de sortie dans le cas de la seconde forme de réalisation. Dans la première forme de réalisation de l'invention (Fig. 1) un générateur -excité séparément se compose d'une bobine de stator, une bobine d'excita- tion 2, d'un rotor entraîné par le moteur et d'un redresseur 3. Cette bobine d'excitation 2 et ce redresseur 3 sont branchés sur un accumulateur 5, par l'intermédiaire d'un interrupteur principal 4. Un premier transistor de commutation 6, du type NPN, est relié au côté de la bobine d'excitation 2 qui est à la masse (ou à la terre); une résistance ohmique 7 est reliée à la base de ce transistor 6 et lui applique une tension de polarisation et cette résistance 7 est mise à la masse(ou à la terre) par l'intermédiaire d'un second transistor de commutation 8 du type NPN. De plus, des résistances ohmiques 9 et 10 de division de tension, servant à fournir une tension de polarisation, sont reliées à la base de ce second transistor de commutation 8, tandis qu'une diode Zener Il est intercalée entre la base de ce second transistor de commutation et les résistances de division de tension. La référence 12 désigne une résistance olmique servant à régler la tension *de polarisation. Un oscillateur 13 et un générateur de signaux 14 sont reliés à la base du second transistor de commutation B. Ce générateur de signaux 14 comporta un capteur servant à fournir des signaux de sortie en provenance des générateurs ou d'un autre générateur de signaux, accouplé au vilebrequin du moteur. Ce capteur 15 fournit des signaux a de forme sinusoïdale, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur. Ces signaux a sont redressés à l'aide d'une diode 16 ils sont transformés en des créneaux rectangulaires à l'aide d'un transistor 17 et ils sont transformés en ondes différentiées au moyen d'un circuit de différen- tiation 20 constitué par un condensateur 18 et par une résistance ohmique 19. Enfin, parmi les signaux de ces ondes différentiées, des signaux b négatifs sont émis par une diode 21 et constituent des signaux de sortie du générateur db signaux 14. L'oscillateur 13 se compose d'un multi- vibrateur monostable 22 qui reçoit les signaux b comme signaux d'entrée, d'un premier circuit 23 d'inversion de signaux servant à inverser et à stabiliser les signaux émis par ce multivibrateur 22 et d'un second circuit 24 inverseur de signaux servant, à son tour, à inverser les signaux émis par le circuit 23. Dans les conditions normales, lorsqu'il n'y a pas de signaux d'entrée, un premier transistor 251 du multivihrateur monostable 22 demeure à l'état conducteur, tandis qu'un second transistor 25 demeure non conducteur. Sous l'effet de l'arrivée du signal de sortie b les générateurs de signaux 14 par sa base, le premier transistor 25î est rendu non conducteur tandis que le second transistor 25 est mis à l'état conducteur. Ces transistors 251 et 252 reprennent ensuite leur état initial au bout d'un temps donné t (par exemple 1,5 msec.) déterminé par la constante de temps du condensateur 26 et de la résistance ohmique 27. Par conséquent, le premier transistor 251 fournit un signal d'impulsion c d'une largeur donnée t par son collecteur, à la réception de chacun des signaux b. Le signal de sortie est inversé par le premier circuit inverseur de signaux 23 et il est inversé de nouveau par le second circuit inverseur 24. Enfin, ce signal c est émis comme signal de sortie de l'oscillateur 13 et il alimente la base du second transistor de commutation 8. Dans le dispositif ainsi conçu, lorsque l'interrupteur principal 4 est fermé, une tension de polarisation est appliquée à la base du premier tran- sistor de commutation 6 par l'intermédiaire de la résistance ohmique 7. Ce transistor 6 est rendu conducteur et la bobine d'excitation 2 reçoit du courant et est excitée. Lorsque le rotor comportant cette bobine d'excitation 2 est mis à rotation par le moteur, un courant alternatif prend naissance dans la bobine de stator 1; ce courant alternatif est redressé, par un redresseur 3, en un courant continu qui alimente l'accumu- lateur 5. Tandis que ce dernier se charge, sa tension augmente progressivement. Lorsque la tension divisée par les résistance ohmiques 9 et 10 devient supérieure à une tension fixée par la diode de Zener 11, la tension de polarisation est appliquée à la base du second transistor de commutation 8 par l'intermédiaire de cette diode Zener 11 et le transistor 8 prend l'état conducteur. Par conséquent, le potentiel de base du premier transistor de commutation 6 diminue, à savoir qu'il devient non conducteur, ce qui a pour effet de couper le courant qui passe dans la bobine d'excitation 2. Par suite, la bobine de stator I cesse de produire de l'électricité. Par suite, le générateur fournit de l'électricité lorsque la tension de l'accumulateur est inférieure à la tension déterminée par les résistances ohmiques 9 et 10 et par la diode de Zener Il et qu'il cesse de produire de l'électricité lorsque la tension de cet accumulateur est supérieure à la valeir préala- blement fixée. Lorsque le moteur tourne, des signaux d'impulsion b sont fournis par le générateur de signaux 14 et le nombre de ces signaux est fonction de la vitesse de rotation du moteur; mais ces signaux sont envoyés dans l'oscillateur 13 qui émet des impulsions en forme de créneaux rectangulaire c sous l'effet des signaux d'impulsion b. Ces impulsions rectangulaires c alimentent la base du second transistor de commutation S. Par conséquent, ce dernier est rendu conducteur à l'arrivée de chacune des impulsions c et il rend le- premier transistor de commutation 6 non conducteur, de telle sorte que le courant qui passait dans la bobine d'excitation 2 est coupé. La fréquence des impulsions rectangulaires c fournies par l'oscillateur 13 proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur. Par conséquent, les périodes pendant lesquelles le second transistor de commutation 8 demeure conducteur dans l'unité de temps (c'est-à-dire les durées pendant lesquelles le premier transistor de commutation 6 demeure non conducteur)-augmentent avec la vitesse de rotation du moteur et le courant d'excitation qui parvient à la bobine d'excitation 2 diminue. Cette tendance se remarque particulièrement lorsque le moteur tourne à grande vitesse. Par conséquent, le courant de sortie du générateur diminue lorsque la vitesse de rotation - du moteur dépasse une valeur maxima, comme indiqué par la courbe B de la fig. 3. Conformément à l'invention et comme signalé ci-dessus, on peut provoquer la diminution du courant de sortie du générateur lorsque la vitesse de rotation du moteur arrive dans la gamme des valeurs élevées, par coupure du courant d'excitation assurée par les impulsions de sortie de l'oscillateur. Par conséquent, l'accumulateur ne risque pas d'être trop fortement chargé lorsque le moteur tourne à de grandes vitesses. En d'autres termes, l'auto- échauffement du générateur est limité et le générateur ne peut donc pas-devenir trop chaud. La seconde forme de réalisation de l'invention (fig. 2) est constituée par la première forme de réalisation, décrite ci-dessus et par une installation que l'on décrira plus loin. De façon plus précise, un convertisseur fréquence-tension 29 est branché sur le collecteur du second transistor 252 du multivibrateur monostable 22, par l'intermédiaire d'un troisième circuit inverseur de signaux 28; un conparateur 30 consistant en uh circuit Schmidt est branché sur ce convertisseur fréquence-tension 29 et un circuit de porte 31 est branché sur le comparateur 30. Ce circuit de porte 31 comprend un circuit de signaux qui relie l'oscillateur 13 au second transistor de commutation 8. Dans cette installation, l'état conducteur et l'état non conducteur du premier et du second transistors t et 252 du multivibrateur monostable 22 sont toujours opposés l'un à l'autre. Par suite, le signal de sortie émis par le collecteur du second transistor 252 correspond au signal obtenu en inversant le. signal émis par le collecteur du premier transistor 251. Le signal de sortie du second transistor 252 est inversé par le troisième circuit inverseur 28. Par conséquent, des signaux de sortie d ayant la même forme d'ondes et la même fréquence que les signaux c émis par le second transistor 251, sont émis par le troisième circuit inverseur 28. Ces signaux d jouent le râle de seconds signaux de sortie de l'oscillateur 13 et ils sont envoyés comme signaux d'entrée dans le convertisseur fréquence-tension 29,de l'étape suivante. Ce convertisseur fréquence-tension 29 se compose d'un condensateur 32 et d'une résistance ohmique 33 qui ont pour rôle de transformer les signaux d'entrée d en ondes de tension e correspondant à la fréquence de ces signaux d. Etant donné que la fréquence des seconds signaux de sortie d de l'oscillateur 13 est proportionnelle à la vitesse de marche du moteur, la tension de sortie du convertisseur fréquence-tension 30 devient proportionnelle à cette vitesse de marche du moteur. Les signaux de sortie e du convertisseur fréquence-tension 29 sont appliqués au comparateur , dans lequel un premier transistor 341 est mis à l'état non conducteur lorsque la tension des signaux d'entrée a est faible. Par suite, un second transistor 342 est alimenté par du courant électrique par l'inter- médiaire des résistances ohmiques 351' 352 et 353 et il est rendu conducteur, grâce à quoi un troisième transistor 343 est alimenté par un courant de base et est rendu conducteur. Dans ce cas, l'émetteur du premier transistor 341 est alimenté par une tension constante, définie par les résistances ohmiques 354 et 355. Par suite, le premier transistor 341 demeure à l'état non conducteur à moins que la tension des signaux d'entrée e ne devienne supérieure à la tension de l'émetteur du premier transistor 341. Par conséquent, le second et le troisième transistors 34, 2 343 demeurent à l'état conducteur et le transistor du circuit de porte 31 est rendu conduc- teur par le signal émis par le collecteur du troisième transistor 343. Les premiers signaux de sortie c de l'oscillateur 13 sont court-circuités dans un circuit de porte 31 et il ne parviennent pas au second transistor de commutation 8. Si la vitesse de rotation du moteur dépasse la valeur réglée indiquée cidessus et si la tension des signaux de sortie e du convertisseur fréquence- tension 29 devient supérieure à la tension de l'émetteur du premier transistor 341 du comparateur 30, le transistor 341 est rendu conducteur, le second et le troisième transistors 342' 343 deviennent non conducteurs et le transistor du circuit de porte 31 devient non conducteur. Par conséquent, les premiers signaux de sortie c du circuit oscillateur 13.ne sont pas court-circuités dans le circuit de porte 31, mais ils sont appliqués à la base du second transistor de commutation 8. A partir de ce moment, le courant d'excitation qui pénètre dans la bobine d'excitation 2 diminue lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente, en raison des mêmes phénomènes que ceux qui ont été indiqués à propos de la première forme de réalisation. Comme indiqué par la-courbe C de la fig. 3, le courant de sortie du générateur ne diminue pas du tout tant que la vitesse de rotation du moteur n'a pas atteint une valeur donnée Nx qui correspond à la tension de l'émetteur, c'est-à-dire à la tension de seuil du premier transistor 341 du comparateur 30, mais ce courant de sortie du générateur se met à diminuer lorsque cette vitesse de marche donnée Nx est dépassée. Par conséquent, le rendement du générateur ne diminue pas lorsque le moteur tourne à une vitesse faible ou à une vitesse moyenne. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage de la tension de sortie de générateurs montés sur un véhicule, consistant en un générateur entraîné par un moteur et comportant une - bobine électromagnétique, en un accumulateur et en des moyens de commutation disposés dans un circuit électrique qui relie ladite bobine audit accumulateur et actionnant ledit circuit sous l'effet de l'arrivée d'un signal d'entrée, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens associés fonctionnellement à ce moteur et servant à fournir des signaux électriques dont la fréquence correspond à la vitesse de rotation du moteur et un oscillateur(13)qui transforme les signaux émis par lesdits moyens en des signaux d'impulsion d'une largeur donnée, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de ce moteur et qui envoie ces signaux d'impulsion comme signaux d'entrée dans lesdits moyens. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que lesdits moyens de commutation comprennent un premier transistor de commutation(6) introduit dans ledit circuit, un second transistor de commutation(8)servant à régler la tension de base du premier transistor de commutation(6)de manière. à le rendre conducteur ou non conducteur, une résistance (9, 10) de division de tension branchées sur ledit accumulateur et une diode de Zener (11) intercalée dans un circuit qui relie cette résistance de division de tension à la base dudit second transistor de commutation(8). 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit oscillateur(13) comprend un multi- vibrateur monostable(22). 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'il comprend un circuit de porte(31) disposé dans un circuit de signaux reliant ledit oscillateur (13) auxdits moyens (8) de commutation et un dispositif de réglage servant à régier ce circuit de porte de manière telle que les signaux émis par cet oscillateur (13) soient interrompus tant que la vitesse de rotation du moteur n'a pas atteint une valeur donnée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé par le fait que ce dispositif de réglage comprend un convertisseur fréquence-tension (29) servant à transformer la fréquence des signaux de sortie dudit oscillateur en une tension et un comparateur (30) qui a pour r6le d'envoyer un signal dans ledit circuit de porte (31) de manière à arrêter les signaux de sortie dudit oscillateur (13) envoyés dans ledit dispositif de commutation, lorsque la tension de sortie de ce convertisseur (29) est inférieure à ladite valeur donnée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caràcté- risé par le fait que ledit comparateur (30) est un circuit Schmidt.