Brevet FR2507782A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un tachymètre pour un dispo8iti! électrique d commtation en particulier pour un moteur électrique tel qu'un moteur dynamo0 La plupart des tachymètres pour moteur électriques qui ont été réalisés jusqu'à présent, sont inutilisables pour des moteurs électriques entièrement habillés ou cuirassés, comme c'est le cas par exemple des moteurs à courant continu,utilisés pour ltentratnement des climatiseurs d'automobile . Pour des applications de ce genre, où le moteur et l'extrémité externe de son arbre sont incorporés dans un ensemble complexe, il est pratiquement impossible ou optique d'établir aisément un accouplement mécanique en re l'arbre du moteur et un tachymètre à entraînement mécanique. Dans la pluplart des cas, le recours à un tachymètre à couplage mécanique ou optique nécessiterait de percer, c 'est-à-dire d'endommager définitivement, soit le carter du moteur lui-meme, soit d'autres parties de l'appareillage dans lequel il est intégré; une telle méthode entratnerait non seulement une perte de temps, mais aussi un endommagement définitif de l'appareillage.C'est ce qui interdisait jusqu'à présent de tester la vitesse de tous les moteurs directement sur la channe de fabrication, les tests correspondants ne pouvant avoir lieu que sur des échantillonnages limités, condamnés ensuite au rebut. On a déjà envisagé de réaliser un tachymètre pour moteur électrique, comportant un capteur du courant électrique d'alimentation du moteur; ce capteur était constitué notamment par un shunt, connecté en série avec le moteur et la source de cou rant continu qui l'alimente. Non seulement, la présence du shunt avait pour effet de perturber les conditions d'alimentation du moteur électrique, et, par suite, sa vitesse mesurée, mais en outre, le courant électrique capté par le shunt comportait nécessairement une composante continue et des transitoires auxquels correspondrait une large gamme de fréquences; il était par suite nécessaire d1 éliminer tous les transitoires ne résultant pas des commutations des balais du moteur sur son collecteurw en utilisant des filtres passe-bande très élaborés; et adaptés respectivement aux différents types de moteurs auxquels les tachymètres correspondants étaient destinés. Ces derniers étaient donc nécessairement coûteux et complexes. Le tachymètre selon la présente invention comporte également un capteur du courant électrique d'alimentation du moteur et il ne présente pas les inconvénients mentianndg ci-dessus ; il est caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur, de préférence un transformateur d'intensité, dont le primaire est inséré dans le circuit d'alimentation du moteur électrique, des circuits de nise en forme pour transformer en impulsions périodiques les signaux transitoires qui résultent des commutations des balais du moteur sur son collecteur, et qui sont induits dans le secondaire du transformateur, ainsi qu 'un iriSencemètre mesurant la fréquence desdites impulsions périodiques. Le tachymètre selon la présente invention offre donc l'important avantage de pouvoir être accouplé au moteur électrique dont il doit permettre de mesurer la vitesse, Sans qutil soit nécessaire de percer le carter ou lthabillage de ce moteur, ni de pratiquer aucun perçage susceptible de détériorer définitivement l'appareillage dans lequel ledit moteur est intégré; Comme il comporte d'autre part un capteur inductif du courant électrique d'alimentation du moteur;' le tachymètre selon la présente invention ne perturbe an aucune façon l'alimentation du moteur ; en outre, il ne nécessite, pour la formation d'impulsions périodiques, que des circuits électroniques bien connus, utilisant des composants ou des circuits intégrés, disponibles dans le commerce Le trantnrmateur d'intensité, utilisé de préférence comme capteur inductif, est lui-m8me un composant usuel, très simple et parfaitement fiable. Quant au fréquencemètre, il peut être d'un des nombreux types actuellement commercialisés. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, un filtre passe-bande et un amplificateur à faible gain sont insérés entre le secondaire du transformateur d'intensité et les circuits de mise en forme. De préférence, le filtre passe-bande comprend au moins une cellule R-C en parallèle,choisie pour obtenir une bande-passante de largeur adaptée A la gamme des vitesses à mesurer. Cette forme de réalisation de l'invention offre l'important avantage de permettre la mesure des vitesses de moteurs électriques, notamment de moteurs k collecteur, dans une large gamme, ce qui permet d'utiliser le même tachymètre pour tester les vitesses de moteurs de vitesses nominales très différentes. À titre exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation d'un tachymètre selon la présente invention, destiné à une dynamo à collecteur. La figure 1 est le schéma de principe du tachymètre selon la présente invention. La figure 2 est le schéma détaillé des principaux circuits d'une forme de réalisation du tachymètre selon la présente invention. La figure 3 est le diagramme des formes d'ondes en différents points du schéma électrique de la figure 2. Sur la figure 1, I désigne un moteur à collecteur (non représenté) et 2 une source de courant continu d'alimentation; 3 désigne un transformateur d'intensité, qui peut être d'un type usuel, et dont le primaire, 3a, est constitué par exemple par un fil unique, monté en série dans le circuit d'alimentation de la dynamo 1 par la source 2; le secondaire, 3b, du transformateur d'intensité 3 est constitué par une bobine annulaire à multiples spires, disposée autour du fil primaire 3a. Aux bornes du secondaire 3b sont connectés, en parallèle, un condensateur, C1, ainsi qu'une résistance ohmique, R1.Le transformateur d'intensité, 3, et le condensateur, C1, forment un circuit résonnant qui, notamment par le choix de la valeur de Ci, est accordé au voisinage de la fréquence de répétition des transitoires périodiques qui résultent des commutations des balais du moteur I sur son collecteur; cette fréquence dépend évidemment de la vitesse de rotation N du moteur 1 et du nombre de lames de son collecteur.La résistance R1 a pour effet d'amortir la résonance de manière que l'amplitude du signal utile . varie relativement peu dans une bande assez large autour de la fréquence centrale pour laquelle le tachymètre est dimensionné, de façon à pouvoir l'utiliser pour une gamme de vitesses assez large. 4 désigne un amplificateur à gain relativement faible, à l'entrée duquel sont connectée lei bornes du secondaire 3b du transformateur d'intensité 3, ainsi que le circuit C1-R1 en parallèle. Le signal -- qui apparait à la sortie de l'amplificateur 4 est ensuite transformé en impulsions périodiques par un ensemble de circuits de mise en forme, 5, dont une forme de réalisation sera décrite ultérieurement. Les impulsions périodiques, de forme régulière, qui apparaissent à la sortie de 5, sont appliquées à l'entrée d'un fréquencemètre 6, qui est pourvu d'un moyen d'affichage/6a, de leur fréquence de répétition. Dans la forme de réalisation illustrée en détail sur la figure 2, le circuit C1-R1 connecté en parallèle au secondaire 3b du transformateur d'intensité, constitue la cellule unique d'un circuit passe-bande. Un condensateur auxiliaire, a peut titre connecté en parallèle sur le condensateur C1 au moyen d'un commutateur manuel I, de façon à modifier notamment la fréquence centrale de la bande passante du filtre passebande précédemment décrit, de manière à l'adapter à la vitesse effective du moteur 1 (figure 1). Les transitoires périodiques apparaissant à la sortie du filtre passe-bande attaquent la base dtun transistor Tn, monté de façon à constituer un amplificateur à faible gain (4 sur la figure 1).Les transitoires périodlques, faiblement amplifiés, qui apparaissent sur le collecteur du transistor T1, et dont la forme d'onde est représentée à la ligne supérieure, a, de la figure 3, sont ensuite transmis, par l'intermédiaire d'un condensateur C3, en série avec une résistance R3, à un circuit d'écrêtage, qui est constitué essentiellement par une diode D L'expérience a montré que l'amplitude, et mdme la forme, des signaux écrêtés qui apparaissent au point b, et fui sont illustrés à la ligne b de la figure 5,penmntlargement dépendantes de la fréquence centrale du filtre passe-bande C1 -R1 , mtme lorsque celui-ci présente une bande passante assez large; en d'autres termes, lorsque le circuit oscillant constitué par le transformateur d'intensité 3 et le circuit C1-R1 en parallèle est fortement désaccordé, non seulement l'amplitude des signaux écrêtés b il est réduite, mais encorelpeut apparaître une distorsion des signaux écrêtés , d'où pourra résulter éventuellement, dans les circuits suivants, un doublement de la fréquence de répétition des impulsions finales, et par suite de la vitesse mesurée.Pour éviter cet inconvénient, une diode électroluminescente, D2,et une résistance de valeur appropriée,R0,sont connectées en série, selon la présente invention, entre le collecteur du transistor d'écrêtage U2 et le pôle positif de la source d'alimentation; 1intensité du rayonnement émis par la diode D2 dépend évidemment de 1 'amplitude des signaux écrêtés,et l'interrupteur I sera placé dans celle de ses deux positions pour laquelle l'éclat de la diode D2 est maximum, ce qui garantit une bonne stabilité du fonctionnement du tachymètre en permettant d'ajus- ter de la meilleure façon la fréquence centrale du filtre passe-bande. Les signaux écrêtés b sont ensuite transmis,par un condensateur C6 en série avec une résistance R61à quatre circuits logiques NON-ET, N1 à N4, dont les deux premiers, N1 et Ne, sont montés en inverseuss, de façon à faire apparattre sur leuIssortiesrespectiveg des impulsions c et d (figure 3), pratiquement rectangulaires, et respectivement en opposition de phase et en phase avec les signaux écrttés b.Les impulsions rectangulaires, d et e, qui apparaissent, en opposition de phase, respectivement sur les sorties des circuits N2 et N3 sont ensuite appliquées en parallèle à l'entrée du circuit logique N4, par l'intermédiaire respectivement d'un circuit série C7-R7 ou C8-R8, monté en parallèle entre la sortie de N2 ou ,d'une part et la masse d'autre part, et d'une diode, D7 ou D8. Chacun des circuits série C7-R7 et C8-R8 dérive les impulsions rectangulaires périodiques, d ou e, qui lui sont appliquées, en formant des impulsions brèves, de polarités alternées, respectivement f et B,en opposition de phase les unes avec les autres, parmi lesquelles les diodes D7 et D8 ne laissent passer que oelles qui sont positives h et t t. En raison du déphasage d'une demi-période des trains d'impulsions brèves f et B, le train d'impulsions brèves, toutes positives, , qui est appliqué à l'entrée Qu circuit logique N4,présente donc une fréquence de répétition double de celle des impulsions rectangulaires c et d; leur polarité est inversée par le circuit logique N4, et les impulsions brèves, toutes négatives, ainsi obtenues, k, sont appliquées à l'entrée du fréquencemètre 6. Le fréquencemètre 6 peut titre d'un type connu quelconque; il suffit que son principe de fonctionnement repose sur le comptage du nombre d'impulsions k que son entrée reçoit pendant une durée déterminée; on évite d'avoir a fixer ce temps à une valeur relativement élevée,grAce au doublage de la fréquence des impulsions, qui a été décrit précédemment. La fréquence de répétition des impulsions k, qui est affichée par le fréquencemètre 6, est évidemment proportionnelle à la vitesse N du moteur 1; le coefficient de proportionnalité est choisi de préférence de macère à pouvoir étalonner le dispositif d'affichagedu fréquencemètre 6,directement en tours par minute.Le fréquencemètre 6 peut être constitué par un convertisseur numériaue-analogique, suivi par exemple par un galvanomètre. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite. Elle englobe toutes ses variantes. Plusieurs condensateurs auxiliaires tels C'1 peuvent être connectés à volonté en parallèle sur le condensateur C1, au moyen d'autant de commutateurs manuels tels que I, pour ajuster la fréquence centrale du filtre passe-bande; les moyens pour déterminer l'amplitude des signaux écrêtés (b sur la figure 3) sont eux-m & es susceptibles de réalisations diverses. Le filtre passe-bande peut être réduit à sa cellule R1-C1 en parallèle, pourvu que la résistance R ait une valeur suffisante pour amortir fortement le circuit oscillant. Les différents circuits de mise en forme sont susceptibles de réalisations diverses; le circuit de doublage de fréquence également; il peut aussi être supprimé ou remplacé par un circuit multipliant la fréquence de répétition des impulsions par un facteur entier supérieur à 20 Le fréquencemètre 6 peut être aussi constitué par un compteur d'impulsions à affichage numérique. Le transformateur d'intensité peut aussi être remplacé par un autre transformateur, de fonction équivalente. REVENDICATIONS 1. Tachymètre pour un dispositif électrique à commutation, notamment pour un moteur électrique tel qu'un moteur dynamo, comportant un capteur du courant électrique d'alimentation du moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur (3), dont le primaire (3a) est inséré dans le circuit d'alimentation du moteur électrique (1), des circuits de mise en forme (5) pour transformer en imp-Slsions périodiques les signaux transitoires qui résultent des commutations des balais du moteur (i) sur son collecteur, et qui sont induits dans le secondaire (3b) du transformateur (3), ainsi qutun fréquencemètre (6), mesurant la fréquence desdites impulsions périodiquesO 2.Tachymètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transformateur (3) est un transformateur d'intensité. 3. Tachymètre selon l'une quelconque des revendications i et 2, caractérisé en ce que les circuits de mise en forme comprennent; en série ltun avec llautre- un circuit écrêteur (D1-T2-R4-R5), un circuit pour former des impul- sions rectangulaires, par exemple au moins un circuit logique NON-ESt (N1) monte en inverseur, au moins un circuit de dérivation (R7-C7) et une diode (' > 7) pour former des impulsions périodiques brèves, correspondant par exemple respectivement aux flancs avant des impulsions rectangulaires, et éventuellement un circuit (N3-D7-D8) pour doubler la fréquence desdites impulsions périodiques, avant qu'elles ne soient transmises au fréquencemètre (6)o 4.Tachymètre selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'un filtre passe-bande (Ri -C1 R2-C2) et un amplificateur (4) à faible gain sont montés en série entre le secondaire (3b) du transformateur d'intensité (3) et les circuits de mise en forme (5)o 5.Tachymètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre passe-bande comprend au moins une cellule R-C (R1 -C1) en parallèle, choisie pour obtenir une bande passante de largeur adaptée à la gamme des vitesses à mesurera 6e Tachymètre selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qulil comporte des moyens pour ajuster la fréquence centrale de la bande passante du filtre (R1-C1-R2-C2), par exemple en commutant des condensateurs (C'1) en parallèle dans sa cellule R-C (R1-C1) à l'aide d'au moins un commutateur manuel (I), ainsi que des moyens pour déterminer les variations d'amplitude des si- graux écrêtés, qui résultent des variations de ladite fréquence centrale, par exemple sous la forme d!une diode électroluminescente (D2), connectée au circuit d'écretage.