Brevet FR2607932A1 — publié le 19880610

La présente invention concerne un dispositif pour la détection de la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu sans balais en particulier, comprenant un capteur de vitesse de rotation. Il est connu d'accoupler un capteur de vitesse de rotation à un arbre du moteur et de déceler la vitesse de rotation pour une régu- lation de vitesse par exemple. Des capteurs de vitesse de rotation connus sont utilisables pour ce faire, tels que des tachymètres à courant continu ou des tachymètres numériques, fonctionnant par transmission avec un diaphragme à fentes. Lorsque la vitesse de rotation du moteur doit être décelée avec une précision élevée entre 0 et sa valeur maximale, la grande largeur de bande de la vitesse de rotation impose des capteurs très complexes et coQteux. Ces cap- teurs exigent en outre un espace de montage relativement important, c'està-dire que le moteur est allongé et que l'accouplement du capteur à l'arbre du moteur exige des éléments spéciaux. L'invention a pour objet un dispositif pour la détection de la vitesse de rotation fonctionnant sur toute la plage de vitesse du moteur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un autre capteur de vitesse de rotation au moins et un dispositif de commuta- tion sont prévus, ce dernier sélectant les signaux d'un capteur donné sur une plage de vitesse de rotation prédéterminée. L'invention présente l'avantage de permettre l'emploi de cap- teurs simples, ne fonctionnant que sur une étroite plage de vitesse de rotation. Une barrière lumineuse à réflexion et résolution élevée est par exemple utilisable pour la plage inférieure de vitesse de rotation du moteur. Sa fréquence de signal étant toutefois limitée, le dispositif effectue une commutation à partir d'une vitesse de rotation donnée, c'està-dire qu'à partir de cet instant, le signal de l'autre capteur est utilisé pour déterminer la vitesse de rotation du moteur. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les capteurs de vitesse de rotation utilisés sont des capteurs incrémen- tiels, dont un à résolution élevée et un second ou autre capteur à faible résolution. Le dispositif commute dans ce cas entre les deux capteurs incrémentiels quand une vitesse limite est atteinte entre les deux plages de vitesse de rotation. Il est évidemment possible de déterminer plusieurs plages de vitesse de rotation à chacune des- quelles est affecté un capteur donné. Il est toutefois apparu suffi- sant de travailler avec deux capteurs de vitesse de rotation, même dans le cas d'entraînements à vitesse élevée. Dans le cas d'un moteur à courant continu sans balais et à com- mutation électronique, il est possible d'utiliser les signaux de com- mutation des capteurs de position pour déterminer la vitesse de rota- tion sur une plage de vitesse supérieure, c'est-à-dire aux vitesses de rotation élevées. Il est alors possible de déterminer uniquement le signal d'un seul capteur de position ou de combiner les signaux de tous les capteurs de position pour former le signal de vitesse de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur incré- mentiel est réalisé comme suit: un réseau de barres est déposé sur la circonférence du rotor et balayé par un capteur optoélectronique tel qu'un photorécepteur à réflexion ou une barrière lumineuse à transmission. Un tel capteur permet de déceler la vitesse de rotation sur une plage inférieure, avec une précision et une résolution très élevées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation déterminée à l'aide des capteurs est appliquée pour la régu- lation du moteur à un dispositif comparateur puis une comparaison consigne-mesure est effectuée, la vitesse de rotation de consigne étant prédéterminée sous forme d'une grandeur donnée ou variable. Un signal différentiel délivré par le comparateur est utilisé pour la régulation de la vitesse de rotation du moteur sur l'ensemble de la plage de vitesse de rotation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un moteur à courant continu avec une piste tachymétrique; et la figure 2 représente un montage de régulation de la vitesse de rotation. La figure 1 représente un moteur dans lequel une piste tachymé- trique est disposée sur la circonférence du rotor. Un arbre d'entraî- nement 3 est fixé sur le rotor 1 du moteur à rotor extérieur. Du côté du stator, le moteur est fixé sur une bride 2. Une piste tachymétrique 4 est constituée par une alternance de zones claires et sombres et disposée sur la circonférence du rotor 1. Elle est balayée par un photodétecteur à réflexion 5, de sorte qu'un signal de fréquence fonc- tion de la vitesse de rotation est délivré. La piste tachymétrique 4 est par exemple constituée par une feuille d'aluminium, produite par sérigraphie puis collée sur la circonférence du rotor. Le photodétec- teur à réflexion simple fonctionne dans le domaine IR de façon à éviter les perturbations par la lumière parasite. Le signal de sortie du photodétecteur à réflexion est ainsi une fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation et de résolution très élevée. Un photodétec- teur à réflexion présente aux vitesses de rotation élevées un risque de dépassement de sa fréquence de commutation maximale, son signal de sortie ne convenant alors plus pour la détermination de la vitesse de rotation. Afin de permettre néanmoins une régulation de la vitesse de rotation même aux vitesses élevées du moteur, les signaux d'un ou plusieurs capteurs de commutation, servant à la commutation du moteur, sont évalués à partir d'une vitesse de rotation limite donnée pour la détermination de la vitesse de rotation. La figure 2 représente un montage permettant une détection fiable de la vitesse de rotation sur toute la plage de vitesse du moteur. La piste tachymétrique 4 est déposée dans ce cas sur un disque 6, monté sur le rotor du moteur non représenté, et balayée par le photo- détecteur à réflexion 5. Son signal est appliqué à un circuit de mise en forme 7, tel qu'une bascule de Schmitt. Les capteurs de position 8, 9, 10 connus dans le cas des moteurs à courant continu sans balais pour la commande de la commutation électronique sont des capteurs, tels que des interrupteurs de Hall, disposés au voisinage du disque de commutation 6 de façon qu'une information relative à la position angulaire du rotor soit formée par la combinaison de leurs signaux. Ces signaux sont appliqués de façon connue à une commande de puis- sance 11 qui commande les courants dans les enroulements non repré- sentés du moteur. Les signaux des capteurs de position 8, 9, 10 sont dans cet exemple de réalisation appliqués en outre à une logique de combinaison et mise en forme 12 qui, à partir de ces trois signaux, délivre un signal de fréquence fonction de la vitesse de rotation. Le signal de sortie de cette logique de combinaison et mise en forme 12 et le signal de sortie du circuit de mise en forme 7 sont appliqués à un dispositif de commutation dont le r8le con- siste à transmettre un des deux signaux reçus à un circuit en aval, selon la plage de vitesse de rotation sur laquelle le moteur se trouve. Le dispositif de commutation 13 est par exemple constitué par deux opérateurs ET 23, 24, à chacun desquels est appliqué un signal de vitesse de rotation et dont les sorties sont reliées par un opé- rateur OU 25 à un fil de sortie commun. Les autres entrées des opé- rateurs ET sont chargées directement ou après inversion par un signal de commande qui est par exemple formé à partir d'un signal de tension proportionnel à la vitesse de rotation, avec interposition d'un com- parateur 26. Il existe évidemment de multiples autres possibilités pour la commutation des signaux de vitesse de rotation, de sorte que l'invention ne se limite pas à l'utilisation des circuits logiques représentés. Le signal de vitesse 15 apparaissant à la sortie du dispositif de commutation 13 est appliqué à un convertisseur vitesse de rotation- tension 16 qui délivre un signal de tension proportionnel à la vitesse de rotation. Ce dernier est comparé par le noeud 17 à un signal de consigne de vitesse de rotation ou à un signal de tension proportion- nel audit signal de consigne, puis un signal différentiel 20 est délivré. Un régulateur PI 21 transmet le signal différentiel 20 sous forme de consigne de courant à une boucle de régulation de courant 22 asservie, qui délivre le signal de commande de la commande puissance 11. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour la détection de la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu sans balais en particulier, comprenant un capteur de vitesse de rotation et caractérisé par au moins un autre capteur de vitesse de rotation (8, 9, 10) et un dispositif de commutation (13) qui sélecte les signaux d'un capteur donné (8, 9, ) sur une plage de vitesse de rotation prédéterminée. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce qu'un pre- mier capteur de vitesse de rotation est un capteur incrémentiel (4, 5) à résolution élevée et un deuxième capteur de vitesse de rotation est un capteur incrémentiel à plus faible résolution. 3. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce qu'un pre- mier signal de vitesse de rotation est délivré par un capteur incré- mentiel (4, 5) et un deuxième signal de vitesse de rotation par un capteur (8, 9, 10) du dispositif de commutation du moteur. 4. Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que le dis- positif de commutation du moteur comprend en particulier trois cap- teurs de la position angulaire d'un rotor; et les signaux des capteurs sont combinés pour former un signal servant à la détermination de la vitesse de rotation. 5. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisé en ce que le capteur incrémentiel (4, 5) est constitué par une trame de barres (4) disposée sur la circonférence du rotor et un capteur optoélectronique balayant ladite trame. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce que le signal de vitesse de rotation est appliqué à un dispositif de régulation de la vitesse de rotation; un comparateur (17) délivre un signal différentiel (20) à partir d'une vitesse de rotation de consigne (18) et du signal de vitesse de rotation (15); et ledit signal différentiel est appliqué à une boucle de régulation (22) asservie pour l'équilibrage de la vitesse de rotation du moteur.