Brevet FR2618618A1 — publié le 19890127

Dispositif de revêtement par pulvérisation, à synchronisation de phases de la tension alternative appliquée à son transformateur, et du courant circulant dans ce transformateur La présente invention se rapporte à un dispositif de revêtement par pulvérisation, comprenant une source com- mandable de tension alternative, un transformateur raccordé à cette source par son enroulement primaire, ainsi qu'un circuit multiplicateur de tension qui est raccordé à l'en- roulement secondaire dudit transformateur, afin d'engendrer une forte tension continue destinée à au moins une électrode, de manière à charger électrostatiquement une substance de revêtement atomisée sur des objets par un groupe de pulvéri- sation. Un dispositif de revêtement par pulvérisation de ce genre est connu d'après le brevet US-A-3 895 262. Il ren- ferme un oscillateur pour engendrer une tension alternative, un transformateur assurant une haute transformation de cette tension alternative, ainsi qu'un circuit multiplicateur de tension qui peut être formé par un circuit-cascade muni de redresseurs et de condensateurs, ou bien par un ensemble de résistances. Dans ce cas, il est fréquemment nécessaire d'exploiter le transformateur à une fréquence déterminée étant donné que ce transformateur possède sur son côté pri- maire, par suite d'un grand nombre de spires de son enroule- ment secondaire et par suite de son rapport de démultiplica- tion élevé, une capacité considérable qui forme, associative- ment à l'inductance du transformateur, un circuit oscillant ayant une fréquence de résonance déterminée. Si l'on exploite le transformateur en dehors de la fréquence résonante, cela implique un fort accroissement du courant et, par conséquent, de la puissance dissipée. Un oscillateur accuse les inconvé- nients consistant en ce qu'il ne délivre pas une tension exactement sinusoïdale, en ce que cette tension présente des ondes harmoniques défavorables, et en ce que des fluctuations affectent la puissance électrique et la nature des signaux. Il en résulte, entre autres, de fortes puissances réactives du transformateur raccordé à l'oscillateur et, de ce fait, de forts échauffements de ce transformateur. Cela est particu- lièrement désavantageux lorsque le transformateur est incor- poré dans un groupe de pulvérisation, par exemple un pisto- let de pulvérisation manuelle. Un autre inconvénient propre à des oscillateurs réside dans le fait qu'ils peuvent oscil- ler seulement s'il y a raccordement du transformateur agissant comme un composant LC, c'est-à-dire comme un composant induc- tance-capacité, et dans le fait que des mesures particulières sont souvent nécessaires pour faire en sorte que l'oscilla- teur oscille à la fréquence souhaitée. Dans des domaines autres que les techniques de re- vêtement par pulvérisation, l'on connait encore, outre des oscillateurs, d'autres types de sources de tension alterna- tive. La demande de brevet DE-A1-34 31 001 illustre un dis- positif destiné à chauffer une matière à l'aide d'une bobine à induction. L'inductance de cette bobine varie en fonction de la nature et des dimensions de la matière, ainsi que de sa proximité de ladite bobine. Cette dernière forme, conjoin- tement à un condensateur, un circuit oscillant artificiel. Un éventuel décalage de phases est corrigé de manière à ré- duire des puissances réactives. La demande de brevet DE-A1- 36 01 191 illustre un dispositif régulateur de phases pour un mutateur à circuits oscillants parallèles. Des générateurs de sinusoïdes numériques de type général sont connus d'après la demande de brevet DE-A-20 45 971 et d'après la revue "Elektronik", 5/11.3.1983, pages 53 à 57. L'invention a pour objet de diminuer l'échauffement du transformateur et, simultanément, d'éviter les inconvé- nients précités des oscillateurs connus. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que la source commandable de tension alternative est un générateur de sinusoïdes commandable comprenant une sortie génératrice, une entrée à signal analogique dont le signal analogique détermine l'amplitude de la tension alter- native sinusoïdale appliquée à la sortie génératrice, ainsi qu'une entrée à signaux de fréquence, dont la fréquence des signaux détermine la fréquence de la tension alternative si- nuso-dale appliquée à la sortie génératrice; et par le fait qu'il est prévu, du transformateur au générateur de sinusoï- des, une boucle électrique de réinjection par l'intermédiaire de laquelle la fréquence de la tension alternative sinusoï- dale est régulée de manière à assurer une synchronisation entre la phase de la tension alternative appliquée à l'en- roulement du transformateur, et la phase du courant circulant par cet enroulement du transformateur. Grâce à l'invention, l'échauffement du transforma- teur est réduit d'environ 20 %, les inconvénients susmention- nés des oscillateurs sont évités, et le générateur de sinu- soldes utilisé et commandé conformément à l'invention en- gendre une tension sinusoYdale franche, même sans aucun rac- cordement du transformateur. De la sorte, l'on élimine éga- lement les problèmes de régime transitoire qui obèrent des oscillateurs. Conformément à l'invention, moyennant le même échauffement que dans l'état de la technique, la puissance du transformateur peut être accrue jusqu'à environ 20 %. Grâce à l'invention, une tension alternative sinu- soïdale franche est engendrée en vue de l'activation du transformateur, et la fréquence est ré; lée de telle sorte qu'il existe un synchronisme entre la phase de la tension du transformateur et la phase du courant de ce transformateur, ce qui est seulement le cas en mode fréquence résonante du- dit transformateur. Ainsi, ce transformateur est toujours exploité, à coup sûr, en mode fréquence résonante. Par rap- port à des oscillateurs, l'invention prodigue simultanément l'avantage consistant en ce que le transformateur ne réclame pas d'enroulements distincts de réinjection pour former un circuit oscillant, et pour inciter un circuit oscillant à osciller; et en ce que la régulation de l'amplitude de la tension du transformateur n'entraîne aucune distorsion du signal alternatif sinusoïdal, et par conséquent aucune perte accrue dans le transformateur. L'invention va à présent être décrite à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels, sans aucun respect d'échelle: la figure 1 est une illustration schématique d'un dispositif de revêtement par pulvérisation conforme à l'in- ve.ntion; et la figure 2 montre les formes de signaux électri- ques du dispositif selon la figure 1. Le dispositif de revêtement par pulvérisation conforme à l'invention renferme un circuit de commutation analogique 2 revêtant la forme d'un circuit intégré (CI), raccordé à un passe-bande 8 par l'intermédiaire d'un conduc- teur 4. Le passe-bande 8 comprend deux condensateurs 12, 14, deux résistances 6, 16, ainsi qu'un amplificateur opération- nel de puissance 10. Un passe-bas, employé à la place d'un passe-bande 8, aurait seulement pour effet de lisser les échelons de la tension échelonnée sur le conducteur 4. Le passe-bande 8 élimine par filtration la part de tension continue de la tension échelonnée du conducteur 4, de ma- nière à engendrer, à une sortie 17 de ce passe-bande 8, une pure tension alternative sans aucune part de tension conti- nue. La sortie 17 du passe-bande 8, qui forme la sortie de l'amplificateur opérationnel 10, est connectée, par l'inter- médiaire d'un conducteur de sortie 18, à un raccordement 20 de l'enroulement primaire 22 d'un transformateur 24, à l'en- roulement secondaire 26 duquel est raccordé un circuit 28 multiplicateur de tension. Ce circuit 28 est réalisé comme le circuit multiplicateur de tension illustré sur la figure i du brevet précité US-A-3 895 262, mais il peut cependant aussi être conçu en concordance avec le circuit multiplica- teur représenté sur la figure 2 dudit brevet. Une sortie haute tension 27 du circuit multiplicateur 28 est raccordée, par l'entremise d'une résistance électrique de protection 29, à au moins une électrode 31 d'un groupe de pulvérisation 33. Le fort potentiel de tension continue de l'électrode 31 sert à charger électrostatiquement une substance de revêtement , qui est atomisée sur des objets 37 par le groupe de pul- vérisation 33. Cette substance 35, liquide ou pulvérulente, est délivrée au groupe 33 par l'intermédiaire d'un conduit 39 à fluide. Le conducteur de sortie 18 est raccordé, au moyen d'un conducteur 30, à une entrée 32 d'un premier comparateur 34. Un second raccordement 36 de l'enroulement primaire 22 du transformateur 24 est connecté, par l'intermédiaire d'un second conducteur de sortie 38, à une entrée 40 d'un second comparateur 42. Cette entrée 40 est par ailleurs raccordée, par le biais d'une résistance 44, à un potentiel de réfé- rence 46. D'autres bornes de potentiel deréférence du cir- cuit sont également désignées par l'indice 46. Des bornes de potentiel positives et négatives sont respectivement re- pérées par un signe "plus" ou par un signe "moins". Des sor- ties 50 et 52 des deux comparateurs 34 et 42 sont raccor- dees, par des conducteurs 54 et 56, à un circuit 60 à ver- rouillage de phase ("PLL"). Une sortie 62 de ce circuit est raccordée à un compteur 66 par l'intermédiaire d'un conduc- teur 64. Des sorties 68 de ce compteur sont raccordées, par des conducteurs 70, à un circuit logique 72. Des sorties 74 de ce dernier sont connectées, par des conducteurs 76, au circuit de commutation analogique 2. Le circuit logique 72 renferme de multiples sorties 74, raccordées au circuit ana- logique 2 par de multiples conducteurs 76 en nombre corres- pondant. Trois seulement parmi ces conducteurs 76 sont il- lustrés à titre d'exemple. De la sorte. huit conditions de fonctionnement différentes peuvent êtrt communiquées au cir- cuit analogique 2 à partir du circuit logique 72. Ledit cir- cuit analogique 2 comprend de multiples résistances électri- ques 81 à 87 branchées en série, qui forment de multiples diviseurs de tension en coopérant avec des conducteurs élec- triques 91 à 97 dont le nombre correspond à celui desdites résistances. Dans la forme de réalisation d'après la figure 1, sept diviseurs de tension de ce type sont formés en tout. La rangée de diviseurs de tension comporte une entrée 100 à signal analogique raccordée, par l'intermédiaire d'un po- tentiomètre réglable 90, à une source de tension 99. L'un respectif des diviseurs de tension 81, 91 à 87, 97 est sé- lectionné suite à la condition de fonctionnement indiquée par les conducteurs 76 du circuit logique 72, ce qui provo- que la génération, sur le conducteur de sortie 4 du circuit de commutation analogique 2, d'une tension échelonnée déter- minée de la tension alternative sinusoïdale globalement échelonnée. Etant donné que, dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1, l'on a prévu sept diviseurs de ten- sion qui sont activés conjointement au potentiel de référen- ce, par huit conditions de fonctionnement différentes des conducteurs 76, il en résulte la génération, sur le conduc- teur de sortie 4 du circuit analogique 2, d'une tension al- ternative échelonnée dont les demi-périodes se composent, à chaque fois, de huit tensions échelonnées. Sur la figure 2, les signaux électriques engendrés sur les conducteurs individuels du circuit sont désignés par les mêmes références numériques que les conducteurs corres- pondants sur la figure 1, ces références étant cependant soulignées. Il convient d'expliquer, ci-après, le fonctionne- ment du circuit illustré sur la figure 1. Grâce au circuit représenté sur la figure 1, il est fait à coup sûr en sorte que le transformateur 24 soit toujours exploité en mode fréquence résonante. Le-circuit engendre d'une part, sur son conducteur de sortie 18, une tension alternative 18 absolument sinusoïdale, conformément à la figure 2, en vue de l'activation du transformateur 24 d'autre part, ce circuit régule la fréquence de manière à assurer, conformément à la figure 2, une synchronisation entre la phase de la tension alternative 18 absolument si- nuso dale appliquée au transformateur 24, et la phase du courant 38 circulant par l'enroulement primaire 22 de ce transformateur 24. Cette concordance entre les phases de la tension et du courant du transformateur est établie seule- ment lorsque ce transformateur 24 est exploité en mode fré- quence résonante. Dans ce cas, la tension du transformateur, établie par la tension alternative franche 18 sur le conducteur de sortie 18, ainsi que le courant 38 du transformateur sur le second conducteur de sortie 38 de ce transformateur 24, qui constituent l'un et l'autre des signaux sinusoïdaux, sont tout d'abord numérisés par les comparateurs 34 et 42 et sont par conséquent apprêtés en vue de leur traitement ultérieur. Des signaux numériques 54 et 56, formés dans ce cas sur les conducteurs 54 et 56, sont ensuite appliqués au circuit "PLL" 60. Ce circuit 60 engendre, à sa sortie 62 et sur le conducteur 64 raccordé a celle-ci, un signal rectangulaire 64 conforme à la figure 2, avec une fréquence qui est régulée après coup, par ledit circuit 60, jusqu'à ce que les deux signaux numériques 54 et 56 soient en phase à l'entrée de ce circuit "PLL". Le compteur 66 et le circuit logique 72 sont activés avec cette fréquence. En fonction de cette dernière, le compteur 66 et le circuit logique 72 commandent le circuit de commutation analogique 2 de telle sorte qu'il engendre, sur son conducteur de sortie 4, une tension sinusoïdale éche- lonnée 4 dont la fréquence est proportionnelle à la fréquence du signal rectangulaire 64 produit par le circuit "PLL". Cet- te tension sinusoïdale échelonnée 4, illustrée en partie basse sur la figure 2, est ensuite amplifiée et filtrée, par l'intermédiaire de l'amplificateur opérationnel de puissance connecté en tant que passebande 8, de manière à donner naissance à une tension sinusoïdale lisse. Le signal de sortie de l'amplificateur 10 représente la tension alterna- tive sinusoïdale franche souhaitée, sur le conducteur de sortie 18, pour activer le transformateur de haute tension 24. L'amplitude de la tension alternat -e sinusoïdale 18 du transformateur 24 peut être réglée à l'aide du potentiomètre 90. A la place de ce potentiomètre 90, la source de tension 99 pourrait également être réglable de manière variable et être raccordée à l'entrée 100 à signal analogique, à la nais- sance dés résistances 81 à 87, de façon à réguler l'amplitu- de de la tension alternative 18 purement sinusoïdale. Le compteur 66, le circuit logique 72, le circuit de commutation analogique 2 et le passe-bande 8 forment, as- sociativement, un générateur de sinusoïdes commandable qui comprend la sortie 17 du passe-bande 8 en tant que sortie génératrice 17, l'entrée 100 à signal analogique destinée à former l'amplitude, ainsi que l'entrée 64 à signaux de fré- quence, destinée à réguler la fréquence de la tension alter- native sinusoïdale à la sortie génératrice 17. Les compara- teurs 34, 42 et le circuit "PLL" 60 forment, conjointement, une boucle de réinjection qui provoque la régulation susdé- crite du générateur de sinusoTdes. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sor- tir du cadre de l'invention. - R E V E N D I C A T I ONS- 1. Dispositif de revêtement par pulvérisation, comprenant une source commandable de tension alternative, un transformateur raccordé à cette source par son enroulement primaire, ainsi qu'un circuit multiplicateur de tension qui est raccordé à l'enroulement secondaire dudit transformateur, afin d'engendrer une forte tension continue destinée à au moins une électrode, de manière à charger électrostatiquement une substance de revêtement atomisée sur des objets par un groupe de pulvérisation, dispositif caractérisé par le fait que la source commandable de tension alternative est un géné- rateur de sinusoïdes commandable (66, 72, 2, 8) comprenant une sortie génératrice (17), une entrée (100) à signal ana- logique dont le signal analogique détermine l'amplitude de la tension. alternative sinusoïdale à la sortie génératrice (17), ainsi qu'une entrée (64) à signaux de fréquence, dont la fréquence des signaux détermine la fréquence de la tension alternative sinusoïdale à la sortie génératrice; et par le *fait qu'il est prévu, du transformateur (24) au générateur de sinusoïdes (66, 72, 2, 8), une boucle électrique de réin- jection (34, 42, 60) par l'intermédiaire de laquelle la fré- quence de la tension alternative sinusoïdale est régulée de manière à assurer une synchronisation entre la phase de la tension alternative appliquée à l'enroulement du transforma- teur, et la phase du courant circulant par cet enroulement du transformateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la boucle de réinjection (34, 42, 60) comprend un comparateur (34) pour engendrer des signaux numériques (54) en fonction de la tension alternative sinusoïdale (18), un autre comparateur (42) pour engendrer des signaux numé- riques (56) en fonction du courant (38) circulant par l'en- roulement du transformateur, ainsi qu'un circuit (60) à ver- rouillage de phase ("PLL") qui engendre, en fonction des si- gnaux numériques (54, 56) des deux comparateurs (34, 42), des-signaux rectangulaires (64) ayant une fréquence qui est régulée après coup, par ledit circuit "PLL" (60), jusqu'à ce que les signaux numériques (54, 56) des deux comparateurs (34, 42) soient mutuellement en phase. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la fréquence des signaux rectangulaires (64) sert à activer un compteur (66) et un circuit logique (72) du générateur de sinusoïdes (66, 72, 2, 8) qui, à leur tour, activent un circuit de commutation analogique (2) dudit géné- rateur de sinusoïdes, de telle sorte que ce circuit engendre une tension sinusoïdale échelonnée (4) dont la fréquence est proportionnelle à la fréquence des signaux rectangulaires (64) du circuit "PLL" (60). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par un passe-bande (8) muni d'un amplificateur opérationnel de puissance (10) qui amplifie et filtre la tension sinusoï- dale échelonnée (4), puis la transforme en une tension alter- native sinusoïdale absolument lisse qui représente la tension alternative appliquée à l'enroulement du transformateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé par un potentiomètre (90), à l'entrée (100) à signal analogique, en vue de réguler l'am- plitude de la tension alternative à la sortie génératrice (17).