Brevet FR2585473A1 — publié le 19870130

DISPOSITIF POUR DETECTER LA VITESSE DE ROTATION DE GENRATEUR S ELECTRIQUES L'invention concerne un dispositif pour détecter la vitesse de rotation de générateurs électriques, de préférence d'alternateurs triphasés de véhicules automobiles, comportant un raccordement d'enroulement directement sorti, sur lequel se produisent des demi-ondes de tension périodiques fonction de la vitesse de rotation, et comportant également un circuit d'evaluation détectant la fréquence de ces demi-ondes de tension. Pour des véhicules automobiles pourvus de moteurs à allumage par étincelle, il est connu, pour détecter la vitesse de rotation du moteur, d'utiliser les impulsions de tension dans l'installation d'allumage du moteur. Grâce à un circuit d'évaluation réalisé de façon correspondante, il est alors possible de déclencher des processus de commutation lors de valeurs de vitesse de rotation déterminées, par exemple pour le changement de vitesse. Pour des véhicules automobiles pourvus de moteurs Diesel à allumage spontané, il n'est pas connu de possibilité de détecter la vitesse de rotation du moteur sur une installation d'allumage. Etant donné que, en règle tout-à-fait générale, pour produire l'énergie électrique nécessaire au véhicule automobile actionné par moteur Diesel, ce dernier actionne un alternateur à courant triphasé, la vitesse de rotation du moteur peut y être déduite de la pulsation de la force électromotrice produite dans l'alternateur triphasé. Le circuit d'évaluation est alors à adapter à la tension de signal périodique, fonction de la vitesse de rotation, qui est prise sur le générateur électrique. La solution conforme à la présente invention vise à utiliser, également pour des moteurs Diesel, le circuit d'évaluation se raccordant à des installations d'allumage de moteurs à allumage par étincelle, en vue de détecter la vitesse de rotation. L'invention concerne, à cet effet, un dispositif caractérisé en ce que le raccordement de l'enroulement du générateur es relié, par l'intermédiaire d'un étage de formation d'impulsions comprenant un comparateur, à l'entrée du circuit d'évaluation, l'entrée de l'étage de formation d'impulsions étant reliée par 1'intermédiaire d'un filtre HF à l'entrée inversante du comparateur, monté sous la forme de trigger de Schmitt, et étant reliée par l'intermédiaire d'un circuit RC, branché à la suite du filtre HF et formant la valeur moyenne de la tension d'entrée, à l'entrée non-inversante du comparateur. Le dispositif présentant ces caractéristiques offre l'avantage de permettre, pour des moteurs Diesel, grâce au raccordement au générateur électrique qui en reçoit l'entrainement ainsi qu'à la connexion en série de l'étage de formation d'impulsions, de mettre en oeuvre les circuits d'évaluation existants pour des moteurs à allumage par étincelle, de telle sorte que la réalisation et le stockage de montages de circuits d'évaluation utilisables exclusivement pour des moteurs Diesel se trouvent supprimés. Comme autre avantage de la solution apportée, il convient de considérer le fait qu'à la sortie de l'étage de formation d'impulsions, il se produit une succession de signaux numériques qui peut être utilisée, en tant que signal de vitesse de rotation avec impulsions carrées normalisées, aussi bien pour des appareils de diagnostic que pour d'autres appareils à fonctionnement numérique installés dans le véhicule automobile, tels que, par exemple, des appareils de commutation ou de commande pour ce qui est appelé l'enrichissement au démarrage, la coupure de poussée et pour la commande de l'injection dans les moteurs Diesel. Grâce au circuit RC formant la valeur moyenne de la tension d'entrée, à l'entrée inversante d'un comparateur de étage de formation d'impulsions, l'on fait suivre alors de manière avantageuse la tension du générateur, augmentant avec l'wxcitation, au comparateur, pour supprimer des tensions perturbatrices ou des ruptures de tension dépendant également de. l'excitation du générateur. Les moyens qu seront indiqués dans la suite permettent d'obtenir des modes de réalisation avantageux et perfectionnements du dispositif de montage comportant les caractéristiques définies ci-dessus conformément à l'invention. Il est particulièrement avantageux de constituer le filtre haute fréquence (filtre HF), à l'entrée de l'étage de formation d'impulsions, par une résistance de valeur ohmique élevée et un condensateur de faible capacité monté en série avec celle-ci et branché vers la masse, et dont la prise est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance de protection, à l'entrée inversante du comparateur, pour supprimer des perturbations de haute fréquence. D'autre part, il est avantageux, en vue de préserver les entrées du comparateur de surcharge de tension de brancher vers la masse une ligne avec tension continue stabilisée, par l'interdiaire d'une branche de circuit comportant une résistance et une diode disposée en série avec celle-ci, la prise prévue sur cette branche de circuit étant reliée, par l'intermédiaire d'rune autre diode montée dans le sens passant, à la sortie du filtre HF. De plus, il y a avantage à relier la sortie du filtre HF, par l'intermédiaire d'une autre diode placée dans le sens passant, à la tension continue stabilisée. Avantageusement, la valeur moyenne de la tension d'entrée de l'étage de formation d'impulsions est formée par un circuit RC, qui est relié par sa-résistance à la sortie du filtre NF, par son condensateur, monté en série avec cette résistance, qui est branché vers la masse et par sa prise relié directement à l'entrée non-inversante du comparateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique générale du dispositif de montage conforme à l'invention, comportant un étage de formation dtim- pulsions entre l'alternateur à courant triphasé d'un véhicule automobile et un circuit d'évaluation; - la figure 2 montre des graphiques de l'allure des variations de la tension à l'entrée et à la sortie de l'étage de formation d'impulsions. La figure 1 montre le dispositif de montage conforme à l'inventinn prévu pour déclencher un processus de commutation, lors de vitesses de rotation déterminées, d'un alternateur triphasé désigné par 10. Ce dispositif de montage est destiné à être utilisé dans des véhicules automobiles pourvus d!un moteur Diesel, pour assurer une commutation sur un mécanisme de boite de vitesses en fonction de la vitesse de rotation du moteur. L'alternateur triphasé 10 est pourvu, de manière connue, d'un stator portant trois enroulements de générateur U, V, i, et d'un rotor 11 portant l'enroulement d'excitation E; il est possible de faire varier le courant d'excitation de ce rotor en fonction de la tension à la borne de sortie D+, par l'intermédiaire d'un régulateur 12. Les enroulements U, V et W du générateur sont montés en étoile et reliés chaque fois, par l'intermédiaire de diodes 13, à la borne de sortie D+. Par l'intermédiaire d'un autre montage de diodes 14, ces enroulements sont branchés, d'une part, vers la masse et, d'autre part, sur une autre borne de sortie B+. L'extrémité de l'enroulement W est, de plus, sortie de l'alternateur triphasé 10 par un raccordement d'enroulement w. A celui-ci est raccordée l'entrée d'un étage de formation d'impulsions 15, dont la borne de sortie 16 est reliée à l'entrée d'un appareil de commutation de vitesse de rotation 17 servant à commander le mécanisme de boite de vitesses du véhicule automobile, non représenté. L'étage de formation d'impulsions 15 est branché, par son entrée, vers la masse par l'intermédiaire d'une résistance 18 de 47 kJQ et est en outre branché, par l'intermédiaire d'un filtre HS 19 et d'une résistance 20, montée à la suite, de 4,7 kn, sur l'entrée inversante d'un comparateur 21.Le filtre HF 19 est constitué par un résistance 22 de valeur ohmique élevée, - de plus de 5 kJl, de préférence de 10kJYà l'entrée -, et par un condensateur 23 branché, en série avec cette résistance, vers la masse, condensateur de moins de 100nF, de préférence de 33nF; la prise 24, prévue sur la ligne de ce condensateur 23, est reliée, par l'intermédiaire de la résistance protectrice 20, à l'entrée inversante du comparateur 21. Le comparateur 21 est monté sous la forme de trigger de Schmitt, sa sortie menant à la borne 16 étant couplée rétroactivement, par l'intermédiaire d'un petit condensateur 25 de 3,3 nF, à son entrée non-inversante. L'alimentation en tension du comparateur 21 s'effectue par une ligne 26, qui reçoit, amenée de l'extérieur, une tension continue stabilisée Ustab de 5,1 V. A la suite du filtre HF 19 est monté, en outre, un circuit RC 27, formant la valeur moyenne de la tension d'entrée, et qui est relié à l'entrée non-inversante du comparateur 21. Ce circuit RC 27 est branché par sa résistance 28 - de plus de 50 kn, de préference 100 k t - sur la prise 24 du filtre HF 19, et par son condensateur 28 - de moins de 1 F, de préférence 0,47 F - monté en série avec la résistance 28 vers la masse; en outre, le circuit RC27 est raccordé directement, par sa prise 30, à l'entrée non-inversante du comparateur 21. En vue de préserver de surtension les entrées du comparateur la ligne 26 - qui reçoit l'alimentation en tension stabilisée Ustab est branchée vers la masse par l'intermédiaire d'une résistance 31 et d'une diode 32 montée en série avec celleci. Ia prise 33 prévue sur cette branche de circuit est reliée par l'intermédiaire d'une autre diode 34, dans le sens passant, à la prise 24 du filtre HF 19.Cette prise 24 du filtre HF 19 est branchée, en outre, par l'intermédiaire d'une autre diode 35, dans le sens passant, sur la ligne 26 alimentée par la tension stabilisée Ustab En vue d'obtenir un état stable sans signal d'entrée qui s'applique, le comparateur 21 est relié, en outre, par son entrée inversante, par l'intermédiaire d'une résistance 36 de 1Mn, a l'alimentation en tension stabilisée Ustab, de la ligne 26. La sortie du comparateur 21 reçoit elle-même l'alimentation en tension par l'intermédiaire de sa résistance collectrice 37. A l'aide de la figure 2, il est maintenant expliqué de plus près le mode de fonctionnement du dispositif de montage selon la figure 1. En service normal du moteur à combustion interne, non représenté, une force électromotrice est induite dans l'alternateur triphasé 10 qui, à la borne w, est représentée en tant que tension d'entrée Uw1 de l'étage de formation d'impulsions 15 sur l'axe des temps tl. Des perturbations de haute fréquence de cette tension sont dérivées par le filtre KF 19 et le condensateur 29 du circuit RC 27 est chargé sous l'effet des demi-ondes de tension relativement grandes à une valeur de tension de niveau correspondant au maximum à 2 Ustab Cette tension du condensateur s'applique, par l'intermédiaire de la prise 30, à l'entrée non-inversante du comparateur 21 et place ainsi à un niveau correspondant le seuil de commutation prévu pour la commutation de la sortie du comparateur. Etant donné que l'entrée inversante du comparateur 21 est-reliée par l'intermédiaire de la résistance 20 à la prise 24 du filtre HF 19, la tension dépasse là, par chaque demi-onde Uw1, la valeur de seuil du comparateur 21; ceci a pour effet qu'à la sortie 16 de celui-ci se produisent les impulsions carrées U76 représentées sur l'axe des temps t4. La suite de signaux des impulsions U16 est alors traitée subséquemment en tant que signal de vitesse de rotation dans l'appareil de commutation des vitesses de rotation. Des que la tension au réseau de bord du véhicule automobile s'élève au-dessus d'une tension désignée comme tension de régulation de l'alternateur 10, on influe sur l'excitation, de manière connue, par l'intermédiaire du régulateur 12, de telle manière qu'il se produise à la borne w une tension d'entrée Uw2 qui présente pendant les demi-ondes positives plusieurs ruptures de tension. Ces ruptures de tension sont filtrées par le filtre HF 19 de telle sorte qu'elles ne sont plus effectives à l'entrée inversante du comparateur 21. Le condensateur 29 du circuit RC 27 est dès lors moins chargé et, par suite, la tension à entrée non-inversante du comparateur 21 tension qui est déterminante pour la commutation du trigger de Schmitt - s'abaisse de façon correspondante. A la sortie du comparateur 21 sont alors également produites les impulsions carrées U16, représentées sur l'axe des temps t4, pour détecter la vitesse de rotation. Si la tension d'alimentation du réseau de bord du véhicule automobile s'élève davantage, l'alternateur 10 est désexcité, par l'intermédiaire du régulateur 12, de manière connue, assez fortement pour qu'il ne passe plus de courant de charge. Il ne se produit dès lors plus, à la borne w, que de très petites demi-ondes de tension, présentant un creux, qui sont représentées sur l'axe des temps t3 en tant que tension d'entrée Uw3. Etant donné aussi que ces demi-ondes de tension doivent entrainer la production d'impulsions carrées U16 à la borne de sortie 16 de l'étage de formation d'impulsions 15, il est nécessaire d'abaisser de façon correspondante le seuil de comn;utation du trigger de Schmitt. Cela s'effectue au moyen du circuit RC 27, le condensateur 29 n'étant alors plus chargé que sur une tension d'environ -21Uw3. En conséquence, également dans cet état de fonctionnement de l'alternateur 10, il est produit à la sortie du comparateur 21 un signal numérique U16 de vitesse de rotation, signal qui est traité subséquemment dans l'appareil de commu-;ation 17 de la vitesse de rotation. Au moyen du circuit RC 27, à l'entrée non-inversante du comparateur 21, le seuil de commutation du trigger de Schmitt est transmis de façon correspondante à la valeur moyenne de la tension d'entrée Uw; par suite, des tensions perturbatrices ou ruptures de tension, qui peuvent se produire entre les demi-ondes de tension individuelles et augmentent également avec une excitation croissante de l'alternateur 10, se trouvent supprimées avec sûreté. En vue d'établir un état stable en ayant une entrée ouverte de l'étage de formation d'impulsions 15, la résistance d'entre 18 est utilisée en liaison avec les résistances 22, 20 et 36. En vue de préserver de surtension les entrées du comparateur, il est assuré, grce à la structure du montage, que la tension aux entrées ne franchisse pas, vers le bas ou vers le haut la valeur minimale de -0,3 V et la valeur maximale de +0,7 V respectivement. rendant les demi-ondes négatives de la tension d'entrée Uw d'environ 0,5 Y, le potentiel à la prise 24 est maintenu au moyen des diodes 32 et 34 à OV, en fixant la tension à la prise 33 à 0,7V. Si, par contre, la tension d'alimentation stabilisée Ustab est dépassée par la tension d'entrée Uw, la diode 35 passe alors à l'état conducteur dès qu'en même temps la valeur.de 0,7V est dépassée. Grâce à la résistance 22, en conséquence, en liaison avec la diode 35, le potentiel à la prise 24 est maintenu à la valeur U tab +0,7V. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour détecter la vitesse de rotation de générateurs électriques, de préférence d'alternateurs triphasés de véhicules automobiles, comportant un raccordement d'enroulement directement sorti, sur lequel se produisent des demi-ondes de tension périodiques fonction de la vitesse de rotation, et comportant étalement un circuit d'évaluation détectant la fréquence de ces demi-ondes de tension, dispositif caractérisé en ce que le raccordement (w) de l'enroulement du générateur (10) est relié, par l'tinter médiaire d'un étage de formation d'impulsions (15) comprenant un comparateur (21), à l'entrée du circuit d'évaluation (17), l'entrée de l'étage de formation d'impulsions (15) étant reliée par l'intermédiaire d'un filtre NF (19), à l'entrée inversante du comparateur (21), monté sous la forme de trigger de Schmitt, et étant reliée par l'intermédiaire d'un circuit RC (27), branché à la suite du filtre Ho(19) et formant la valeur moyenne de la tension d'entrée, à l'entrée non-inversante du comparateur (21). 2- Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre HF (19) est constitué par une résistance (22) de valeur ohmique élevée de plus de 5k à l'entrée, et par un condensateur (23) d'une capacité de moins de 100nF monté en série avec cette résistance et branché vers la masse, condensateur dont la prise (24) est reliée en tant que sortie du filtre NF (19), par l'intermédiaire d'une résistance de protection (20), à l'entrée inversante du comparateur (21). 3- Dispositif de montage selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit RC (27), formant la valeur moyenne de la tension d'entrée, est raccordé par sa résistance (28) de plus de 50k a à la sortie du filtre HF (19), est branché ers la masse par son condensateur (29) de moins de 1 F monté en série avec cette résistance, et est relié par sa prise (30) directement à l'entrée non-inversante du comparateur (21). 4- Dispositif de montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en vue de préserver de surtension les entrées du comparateur, une ligne (26) alimentée en tension continue stabilisée est branchée vers la masse par l'intermédiaire d'une branche de circuit comportant une résistance (31) et une diode (32) montée en série avec celle-ci, branche de circuit dont la prise (33) est reliée par l'intermédiaire d'une autre diode (34), dans le sens passant, à la sortie (24) du filtre HF (19). 5- Dispositif de montage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sortie (24) du filtre HF (19) est reliée par l'intermédiaire d'une autre diode (38), dans le sens passant, à la tens continue stabilisée alimentatn la ligne (26) prévue pour préserver de surtension les entrées du comparateur (21).