Brevet FR2507840A1 — publié le 19821217

" Circuit de commande d'un moteur à courant continu sans balai ". La présente invention concerne un circuit de commande d'un moteur à courant continu sans balai, notamment un circuit servant à bloquer la rotation d'un moteur de bobine d'un dispositif d'enregistrement/ reproduction utilisant une bande magnétique. Dans un magnétoscope à bande, l'enregistrement et la reproduction se font après qu'une partie de la bande ait été enroulée autour d'un tambour portant les têtes à l'aide d'un mécanisme de chargement mis en oeuvre après la mise en place d'une cassette De même, la réalisation est telle que lorsque l'enregistrement et la reproduction sont terminés, la cassette puisse s'enlever après le déchargement ou l'enlèvement de la bande par rapport au tambour porte- tètes rotatif Lors d'un tel chargement ou déchargement, l'un des deux supports de bobine soit de la bobine de réception, soit de la bobine d'alimentation du système de transfert de bande doit être bloqué pour éviter que la bande ne soit dé- placée ou entraÂnée L'autre support de bobine reste déver- rouillé pour permettre le chargement ou le déchargement. Dans un système d'entratnement de bande connu, lors du chargement ou du déchargement d'une bande, un support de bobine, approprié, est verrouillé de façon à ne pas être entraîné en rotation, ce verrouillage étant assuré par une courroie de frein ou un patin de frein commandé par un plon- geur électromagnétique Dans un tel système de verrouillage, il faut toutefois un ensemble d'éléments mécaniques et ce système consomme une puissance importante dans le plongeur électromagnétique; de plus, la mise en oeuvre du plongeur est bruyante. La présente invention a pour but de créer un cir- cuit de commande d'un moteur à courant continu sans balai, permettant se faire basculerun mécanisme de rotation tel qu'une bobine de bande dans un appareil d'enregistrement/ reproduction, notamment pour bloquer un moteur à courant con- tinu sans balai, qui constitue lemoteur d'entralnement d'une bobine d'un système de transfert de bande. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en plan simplifié d'un système d'entraînement de bande d'un magnétoscope à bande selon l'invention. la figure 2 est une vue en plan simplifié d'un mécanisme de verrouillage connu du support d'une bobine. la figure 3 est un circuit d'entraînement d'un moteur à courant continu sans balai, à commutation bi- phase, selon l'invention. les figures 4 A-4 C sont des chronogrammes décri- vant le fonctionnement du circuit d'entraînement de la figure 3. la figure 5 est un graphique du couple de verrouillage du moteur en fonction de l'angle de rotation. les figures 6 à 8 représentent le circuit d'entraînement du moteur selon différents modes de réalisa- tion de l'invention. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFERENTIELS DE L'INVENTION: La figure 1 est une vue en plan simplifié d'un système d'entraînement de bande d'un magnétoscope à bande selon l'invention La bande magnétique 2 est tirée de la cas- sette 1 pour être mise autour du tambour porte-têtes 3 par -3 l'intermédiaire d'un mécanisme de chargement Pour cette opé- ration, comme indiqué ci-dessus, l'un des supports de bobine coopérant avec la bobine d'alimentation 4 ou la bobine de ré- ception 5 de la cassette 1 est bloqué. La figure 2 est une vue en plan simplifié d'un mécanisme de verrouillage ou de blocage de support de bobine classique Une bande de freinage 7 dont une extrémité est fixe, entoure le support de bobine 6, l'autre extrémité, libre de cette bande de freinage 7 étant fixée solidairement à un levier 9 entraîné par un plongeur électromagnétique 8. Lorsque le plongeur 8 est commandé, la bande de freinage 7 est libérée et le support de bobine 6 peut tourner librement. Lorsque le plongeur 8 est coupé de l'alimentation, la bande de freinage 7 se bloque sur le tambour de bobine 6 sous l'effet du ressort 10 et interdit la rotation du tambour 6. Ce mécanisme de verrouillage du tambour porte-bobines pré- sente de multiples inconvénients déjà cités ci-dessus. Selon un mode de réalisation de l'invention, la rotation d'un support de bobine est bloquée pair le blocage électrique d'un moteur relié-directement à l'axe de la bobine. Comme moteur de bobine, on a un moteur à courant continu sans balai, à commutation unidirectionnelle, biphase, bien que tout autre type de moteur à commutation à plus de trois phases puisse s'utiliser. La figure 3 montre un circuit d'entraînement d'un moteur sans balai à commutation biphase correspondant à un mode de réalisation de l'invention; les figures 4 A-4 C sont des chronogrammes montrant le fonctionnement du moteur. Selon la figure 3, un composant à effet Hall 12 est utilisé comme détecteur de position du rotor Une paire de signaux de sortie est appliquée à un circuit de détection formé des transistors Q 1 et Q 2 Le circuit de détection génère des signaux de commutation b et c en oppo- sition de phase l'un avec l'autre et qui sont alternativement à un niveau haut et à un niveau bas, pour chaque angle élec- trique de 1800 comme cela est représenté aux figures 4 B et 4 C Dans ce circuit de détection, les émetteurs respectifs des transistors Q 1 et Q 2 sont reliés à une résistance commune 13 pour former un circuit de commutation, différentiel La résistance 13 est reliée à une source d'alimentation Vcc qui laisse passer un courant de travail dans ce circuit de détection Un autre courant de travail alimente le composant à effet Hall 12 à partir de la source d'alimentation à la tension Vcc en passant par la résistance 14. Les sorties b et c des transistors Q 1 et Q 2 sont appliquées aux transistors d'entraînement Q 3 et Q 4 de façon que les deux enroulements 15 A et 15 B du moteur biphase soient alimentés en alternance pour chaque angle électrique de 1800 pour générer des couples respectifs T et TB représentés à la A figure 4 A Une tension d'asservissement Vs est fournie aux enroulements 15 A et 15 B par le circuit d'asservissement de vitesse. De façon générale, un moteur à courant continu, sans balai à commutation biphase présente deux points morts de rotation pour chaque angle électrique de 1800; à ces endroits, le couple est nul On connaît un moteur à courant continu, sans balai, biphase, perfectionné, qui comporte des p 8 les auxiliaires ou des sections non aimantées dans un sys- tème de champ, avec des enroulements particuliers dans le sys- tême de l'armature Les p 8 îes auxiliaires ou les sections non aimantées sont prévus chaque fois aux angles électriques de 1800 d'une paire d'aimants de champ qui s'étendent sur un angle électrique de 3600 Chaque enroulement présente un pas d'enroulement (distance angulaire entre une paire de parties d'enroulement développant un couple de rotation) inférieur à 1800 électriques. Dans ce mode de réalisation donné à titre d'exem- ple, l'une des bornes de sortie du composant à effet Hall 12 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un interrup- teur 16 (figure 3) Cet interrupteur 16 peut se fermer lors du chargement et lors du déchargement par un signal de com- mande appliqué au moteur d'entraînement du système de char- gement ou par tout autre moyen Lorsque l'interrupteur 16 est fermé, le transistor Q 1 est conducteur quel que soit le signal de sortie fourni par le composant à effet Hall 12, et le transistor d'entraînement Q 4 se débloque, si bien que l'enroulement 15 B est alimenté. Si la tension de saturation du chemin émetteur- collecteur du transistor Q 1 est nulle lorsque les transis- tors Q et Q deviennent conducteurs, l'émetteur du transis- il 4 tor Q 1 se bloque sur un potentiel correspondant à la tension base-émetteur VBE du transistor Q 4 par rapport à la masse. L'autre sortie du composant à effet Hall 12 n'est jamais en- dessous de la masse quelle que soit la détection C'est pour- quoi, le transistor Q 2 ne peut recevoir une tension base- émetteur suffisamment élevée pour débloquer le transistor Q 2. Le transistor Q 2 et par suite le transistor Q 3 sont bloqués, si bien que l'enroulement 15 A n'est pas limité. Il en résulte que seul le couple TB correspon- dant à la phase B (figure 5) est engendré et le rotor du moteur est bloqué au point S correspondant au couple nul. Si le rotor se déplaçait par rapport à l'angle de rotation du point S, il y aurait un couple dans la direction de la flèche rappelant le rotor En d'autres termes, le point S est un point stable pour le rotor alimenté de façon unila- térale et une force de rappel agit contre les forces externes dans la plage correspondant à U Le support de bobine 6 est ainsi bloqué et ne peut tourner pendant le chargement ou le déchargement Le point stable S correspond à une position de rotation pour laquelle la frontière N-S d'un p 8 le de champ se trouve exactement sur les conducteurs générant le couple pour l'enroulement 15 B de la phase B. Les figures 6 à 8 montrent d'autres modes de réalisation de l'invention A la figure 8, l'interrupteur 16 est prévu entre l'une des deux bornes d'alimentation en courant du composant à effet Hall 12 et la masse; une forte résistance 17 est branchée entre la borne de sortie du c 8 té Q 1 du composant à effet Hall 12 et la masse. A la figure 6, l'interrupteur 16 est ouvert pen- dant la phase de verrouillage Dans ces conditions, un courant de base du transistor Q 1 traverse la résistance 17, le tran- sistor Q 1 étant conducteur et le transistor Q 2 bloqué C'est pourquoi un courant passe seulement à travers l'enroulement B de la phase B pour bloquer le rotor comme dans le mode de réalisation de la figure 3. A la figure 7, un interrupteur 16 est prévu entre l'autre borne de sortie du composant à effet Hall 12 et la ligne d'alimentation V cc Lorsque l'interrupteur 16 est fermé, le transistor Q 1 se bloque et inversement le transistor Q devient conducteur Ainsi dans ces conditions, un courant passe seulement dans l'enroulement de la phase A, ce qui bloque le rotor ainsi que le support de bobine 6. A la figure 8, deux sorties du composant à effet Hall 12 sont reliées à l'amplificateur différentiel 18 un signal de commutation b de phase A (comme celui représenté a la figure 4 B) s'obtient à la sortie de l'amplificateur dif- férentiel 18 Le transistor d'entraînement Q 3 de phase A commute entre l'état bloqué et l'état conducteur sous l'effet de ce signal de commutation B Par ailleurs, le transistor d'entraînement Q 4 de phase B commute entre l'état conducteur et l'état bloqué sous l'effet de la sortie inversée fournie par le collecteur Q 3 Dans le mode de réalisation de la figure 8, on a un interrupteur 16 reliant à la masse la sortie de l'amplificateur différentiel 18 Lorsque l'interrupteur 16 est fermé, le transistor Q 3 se bloque et son collecteur passe au niveau haut, si bien que le transistor Q 4 fonctionne de façon inverse Un courant traverse ainsi l'enroulement 15 B de la phase B pour bloquer le rotor du moteur de la même manière que dans les modes de réalisation ci-dessus. En conclusion, l'invention peut s'appliquer à un moteur à courant continu, sans balai à commutation uni- directionnelle avec deux ou plus de deux phases; l'inven- tion s'applique non seulement à un système d'entratnement de bande mais également à d'autres systèmes très différents nécessitant le blocage de la rotation De la même manière, l'interrupteur 16 de différents modes de réalisation ci- dessus peut 9 tre remplacé par un commutateur électronique tel qu'un transistor ou analogue. R E V E N D I C A T I O N S ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, comportant des éléments de commutation pour alimenter les enroulements des différentes phases, un circuit d'entraînement pour fournir les signaux de commuta- tion aux éléments de commutation en réponse aux signaux de détection de la position de rotation du rotor du moteur, circuit de commande caractérisé en ce qu'il se compose d'un moyen de commutation ( 16) relié auxcircuitsd'entrainement ( 12, 13, Q 1 ' Q 2) pour bloquer la sortie du circuit d'entrai- nement de façon que seul l'un des éléments de commutation (Q 3, Q 4) devienne conducteur pour alimenter seulement l'un des enroulements, les autres éléments de commutation restant bloqués, et le moyen de commutation est mis en oeuvre pour basculer le rotor. 2 ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur, sans balai est un moteur à commutation alternée, biphase, dont les enroulements ( 15 A, 15 B) de la phase A et de la phase B sont alimentés par deux transistors de commutation (Q 3 Q 4), par une paire de signaux de commu- tation (b, c) qui passent au niveau haut et au niveau bas, pour chaque angle électrique de 1800, en opposition de phase. ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'entraînement se compose d'un composant à effet Hall ( 12) qui génère un signal de détection de la po- sition de rotation et un circuit différentiel ( 13, Q 1 ' Q 2) ayant une paire de bornes d'entrée qui reçoit une paire de signaux de sortie du composant & effet Hall et une paire de bornes de sortie fournissant les signaux de commutation (b,c) respectivement aux entrées des transistors de commutation (Q 3# Q 4). ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de commutation ( 16) est branché entre l'une des bornes de sortie du composant a effet Hall ( 12) et la masse, le moyen de commutation étant fermé pour maintenir l'un des signaux de sortie du circuit d'entratnement ( 12, 13, Q 1 i Q 2) à un niveau haut et l'autre signal de sortie à un niveau bas, entraînant l'alimentation de seulement l'un des enroulements ( 15 A, 15 B) de la phase A et de la phase B. ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de commutation ( 16) est branché entre l'une des bornes d'alimentation de courant du composant à effet Hall ( 12) et la masse, une résistance ( 17) étant branchée entre une paire de bornes de sortie du composant à effet Hall et la masse. 60) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de commutation ( 16) est branché entre une paire de bornes de sortie du composant à effet Hall ( 12) et la ligne d'alimentation en continu (V cc). 7 ) Circuit de commande d'un moteur à courant continu, sans balai, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit d'entraînement se compose d'un composant à effet Hall ( 12) qui génère le signal de détection de posi- tion de rotation et un circuit différentiel ( 18) avec une paire de bornes d'entrée recevant une paire de sorties, et une seule borne de sortie fournissant un signal de commuta- tion à l'entrée de l'un des transistors de commutation (O 3), et l'entrée de l'autre transistor de commutation (Q 4) recevant un signal de commutation en opposition de phase par l'inter- médiaire du précédent-transistor de commutation (Q 3), le moyen de commutation ( 16) étant branché entre la sortie du circuit-différentiel ( 18) et la masse.