Brevet FR2573261A1 — publié le 19860516

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour réguler la vitesse d'un moteur à courant continu, notamment un moteur de machine à coudre. A l'heure actuelle, les moteurs à courant continu sont très souvent alimentés par l'intermédiaire d'un élément de découpage à semiconducteur commandé par un système de régulation de courant, cette disposition permettant également de réaliser une régulation de vitesse. L'information de vitesse nécessaire à la régulation de vitesse proprement dite peut être prélevée sur une dynamo tachymétrique calée sur l'arbre du moteur, mais cet organe a l'in convénient d'être cher et encombrant. On cherche donc à l'éviter dans de très nombreuses applications.A cet effet, diverses techniques sont utilisées, mais elles conduisent, soit à des circuits compliqués et donc coûteux soit à une information de vitesse qui ne représente pas véritablement la vitesse réelle du moteur et ne permet donc pas d'obtenir une régulation efficace, notamment lorsqu'il s'ac'it d'un moteur soumis à des variations de couple importantes, comme c'est le cas par exemple des moteurs de machines à coudre. La présente invention a donc pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé de régulation de la vitesse d'un moteur à courant continu qui se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste à comparer périodiquement une tension de référence représentant la vitesse souhaitée à la force électromotrice du moteur tournant sur inertie alors qu'il n'est plus alimenté en courant, la tension d'erreur ainsi obtenue commandant l'alimentation en courant du moteur par l'intermédiaire d'un système de régulation de courant utilisant un élément de découpage à semiconducteur Dans une forme de réalisation particulière, le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend un premier comparateur pour comparer la tension de référence représentant la vitesse souhaitée à la force électromotrice du moteur tournant sur inertie alors qu'il n'est plus ali menté en courant, la tension d'erreur ainsi obtenue étant appliquée, par l'intermédiaire d'un condensateur, à un second comparateur faisant partie du système de régulation de courant, et un moyen pour décharger périodiquement le condensateur afin de couper l'alimentation en courant du moteur et de réactualiser ainsi sa valeur de charge. On dispose ainsi d'une information de vitesse, constituée par la force électromotrice du moteur tournant sur inertie, qui représente bien la vitesse réelle dudit moteur. Ceci permet de réaliser une régulation de vitesse efficace quelles que soient les variations de couple, notamment aux faibles vitesses de rotation. Un tel dispositif est donc particulièrement utile dans le cas des moteurs de machines à coudre. De préférence, le moyen pour décharger périodiquement le condensateur est constitué par un amplificateur différentiel dont la sortie est reliée audit condensateur et dont l'une des entrées est alimentée par une faible tension continue alors que son autre entrée est alimentée à partir du réseau par une tension redressée à double alternance, de manière que ledit amplificateur soit normalement bloqué et ne devienne conducteur que lorsque la tension du réseau passe à zéro, provoquant ainsi la mise en court-circuit du condensateur. Gracie à cette disposition, la valeur de charge du condensateur, qui représente en fait la tension d'erreur, se trouve automatiquement réactualisée tous les centièmes de seconde avec un réseau à 50 Hz. Une forme d'exécution de 1 'invention est décrite ci après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma dsun circuit d'alimentation d'un moteur à courant continu, équipé d'un dispositif de régulation de vitesse conforme à l'invention - la figure 2 est un diagramme représentant l'allure de la tension U aux bornes du condensateur ; et c - la figure 3 est un diagramme représentant l'allure du courant I dans le moteur. Le circuit représenté sur la figure 1 comprend tout d'abord un transformateur 1 dont le primaire est connecté au réseau alternatif et dont le secondaire est connecté à deux diodes de redressement 2,3 suivies d'un condensateur de filtrage 4, générant ainsi une tension continue permettant d'alimenter un moteur à courant continu 5 associé à une diode de récupération 6. L'alimentation en courant du moteur 5 s'effectue, de façon connue en soi, par l'intermédiaire d'un transistor de puissance 7 disposé en série et fonctionnant en "découpeur" ou "hacheur" d'une manière qui sera décrite plus en détail par la suite. Conformément à l'invention, le circuit d'alimentation du moteur 5 est équipé d'un dispositif de régulation de vitesse constitué essentiellement par un comparateur 8 associé à un condensateur 9. L'information de vitesse est prélevée aux bornes du moteur 5 au moyen d'un potentiomètre ajustable 10 et est appliquée sur i'entrée A du comparateur 8. Sur l'autre entrée B de ce comparateur est appliquée, au moyen d'un potentiomètre réglable 11 connecté en série avec une résistance fixe 12, une tension dite de référence représentant la vitesse souhaitée pour le moteur 5. Dans le cas d'un moteur de machine à coudre, le potentiomètre 11 sera constitué tout naturellement par la pédale de commande de la machine. La sortie du comparateur 8 charge le condensateur 9 proportionnellement à l'écart de tension entre les entrées A et B, par l'intermédiaire d'une résistance 13 en série avec une diode 14. La tension de charge du condensateur 9 est par ailleurs appliquée sur l'entrée B d'un second comparateur 15 faisant partie d'un système de régulation de courant à contre-réaction de type connu. Le courant passant dans le moteur 5 est mesuré au moyen d'un shunt 16 connecté aux entrées A et B d'un amplificateur différentiel 17 dont la sortie alimente l'autre entrée A du comparateur 15 par l'intermédiaire de deux résistances en série 18, 19 associées à un condensateur 20. La sortie du comparateur 15 commande le fonctionnement d'un transistor 21 qui commande à son tour le fonctionnement du transistor de puissance 7 polarisé par les résistances 22 et 23. Le circuit selon l'invention est complété par un dispositif permettant de décharger périodiquement le condensateur 9 afin de réactualiser sa valeur de charge. Ce dispositif est essentiellement constitué par un amplificateur différentiel 24 dont la sortie est reliée au condensateur 9 par une résistance 25 en série avec une diode 26. L'entrée B de cet amplificateur est reliée au plus de l'alimentation par une diode 27, au moins de l'alimentation par une résistance 28 et à l'autre entrée A par une autre diode 29. L'entrée A est par ailleurs reliée au secondaire du transformateur 1 par l'intermédiaire de deux diodes de redressement 30, 31 et d'une résistance série 32, tandis qu' une résistance 33 est connectée entre lesdites diodes et le plus de l'alimentation. On va maintenant décrire'le fonctionnement du dircuit selon l'invention, en se référant plus particulièrement aux diagrammes des figures 2 et 3. L'amplificateur 24 n'est rendu conducteur que lorsque son entrée B est négative par rapport à son entrée A. Or, l'entrée B est alimentée en permanence avec une faible tension continue correspondant à la diode 27, tandis que l'entrée A est alimentée avec une tension redressée à double alternance par les diodes 30 et 31. L'entrée A est donc toujours plus négative que l'entrée B, sauf au moment où la tension du réseau alternatif passe par zéro. L'amplificateur est alors conducteur et provoque la décharge du condensateur 9 par sa mise en court-circuit à travers 25 et 26, comme illustré en 34 sur la figure 2. Cet évènement se reproduit automatiquement à chaque centième de seconde avec un réseau à 50 Hz. En pratique, le temps T1, compris entre t et t1, pendant lequel le condensateur 9 est mis en court-circuit, peut être réglé à volonté et sera par exemple égal à environ 0,5 milliseconde. Pendant cet intervalle de temps T1, le comparateur 15 se trouve bloqué par son entrée B et bloque à son tour le transistor de puissance 7 par l'intermédiaire de son transistor de commande 21. Par suite, le courant I dans le moteur 5 s'abaisse progressivement sous l'influence de la diode de récupération 6, comme illustré en 35 sur la figure 3, et finit par s'annuler complètement. Lorsque le moteur 5 n'est plus alimenté en courant, il continue à tourner sur son inertie et engendre alors à ses bornes une force électromotrice qui est une véritable tension tachymétrique, c'est-à-dire une tension qui représente la vitesse réelle du moteur à cet instant. Cette tension tachymétrique est prélevée au moyen du potentiomètre ajustable 10 et elle est comparée dans le comparateur 8 à la tension de référence affichée au moyen du potentiomètre réglable 11, tension de référence qui représente la vitesse souhaitée par l'utilisateur. Si la vitesse mesurée est supérieure à la vitesse souhaitée, la tension sur l'entrée A est supérieure à la tension sur l'entrée B et le comparateur 8 reste bloqué, de sorte que le condensateur 9 reste également déchargé. Par suite, aucun courant n'est demandé dans le moteur et le transistor de puissance 7 reste bloqué par l'intermédiaire du comparateur 15. Si au contraire la vitesse mesurée est inférieure à la vitesse souhaitée, le comparateur 8 devient conducteur et charge le condensateur 9 à une valeur qui est proportionnelle à la tension d'écart ou d'erreur entre les deux vitesses. La tension U aux bornes du condensateur prend ainsi une valeur c U1, comme illustré en 36 sur la figure 2, et conserve cette valeur pendant le reste du cycle, jusqu'à ce que le condensateur soit déchargé par l'action de l'amplificateur 24 lors d'un nouveau passage par zéro de la tension du réseau. Cet intervalle de temps T2, compris entre t2 et t1, pendant lequel le condensateur 9 reste chargé à sa valeur U1, sera égal à environ 9,5 millisecondes, puisque le cycle total a une durée de 10 millisecondes. La tension U1 aux bornes du condensateur 9 est appliquée sur l'en- trée B du comparateur 15 et commande alors l'alimentation en courant du moteur 5 par l'intermédiaire du système de régulation de courant. Au départ, le transistor de puissance 7 se trouve débloqué par le comparateur 15 et le courant I in'établit progressivement dans le moteur, comme illustré en 37 sur la figure 3. Lorsque ce courant I atteint une certaine valeur, mesurée par le shunt 16 associé à l'amplificateur 17, la tension sur l'entrée A du comparateur 15 devient supérieure à la tension U1 sur son entrée B. Par suite, le comparateur se bloque et bloque à son tour le transistor de puissance 7 par l'intermédiaire de son transistor de commande 21. Le courant I baisse alors progressivement dans le moteur, comme illustré en 38 sur la figure 3, jusqu'à ce que le courant mesuré par le shunt 16 devienne insuffisant, et le cycle recommence. On obtient ainsi une suite d'oscillations autour d'une valeur moyenne fonction de la vi tesse souhaitée pour le moteur, la fréquence de ces oscillations étant déterminée par la valeur du condensateur 20 et des résistances 18, 19. A la fin du cycle de 10 millisecondes, le condensateur 9 est déchar gé par l'action de l'amplificateur 24 rendu conducteur, comme illustré en 39 sur la figure 2, et provoque alors l'interruption du courant I dans le moteur, comme illustré en 40 sur la figure 3. Le cycle recommence ensuite avec une nouvelle valeur de charge pour le condensateur 9 qui sera fonction de la vitesse réelle atteinte par le moteur à cet instant. Le dispositif selon l'invention permet donc en définitive de réaliser une régulation de vitesse très efficace, indépendante des variations de couple, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des moteurs d'entrainement de machines à coudre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réguler la vitesse d'un moteur à courant continu, notamment un moteur de machine à coudre, caractérisé en ce qu'il consiste à comparer périodiquement une tension de référence représentant la vitesse souhaitée à la force électromotrice du moteur tournant sur inertie alors qu'il n'est plus alimenté en courant, la tension d'erreur-ainsi obtenue commandant l'alimentation en courant du moteur par l'intermédiaire d'un système de régulation de courant utilisant un élément de découpage à semiconducteur. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans lequel le moteur (5) est alimenté en courant par l'intérmédiaire d'un élément de découpage à semiconducteur (7) commandé par un système de régulation de courant (15, 16, 17), caractérisé en ce qu'il comprend un premier comparateur (8) pour comparer la tension de référence représentant la vitesse souhaitée à la force électromotrice du moteur tournant sur inertie alors qu'il n'est plus alimenté en courant, la tension d'erreur ainsi obtenue étant appliquée, par l'intermédiaire d'un condensateur (9) à un second comparateur (15) faisant partie du système de régulation de courant, et un moyen (24) pour décharger périodiquement le condensateur (9) afin de couper l'alimentation en courant du moteur et de réactualiser ainsi sa valeur de charge. 3. Dispositif selon la revendieation 2, caractérisé en ce que le moyen pour décharger périodiquement le condensateur (9) est constitué par un amplificateur différentiel (24) dont la sortie est reliée audit condensateur et dont l'une des entrées (B) est alimentée par une faible tension continue alors que son autre entrée est alimentée à partir du réseau par une tension redressée à double alternance, de manière que ledit amplificateur (24) soit normalement bloqué et ne devienne conducteur que lorsque la tension du réseau passe par zéro, provoquant ainsi la mise en court-circuit du condensateur (9).