Brevet FR2633421A1 — publié le 19891229

La présente invention a pour objet un dispositif de recopie d'un mouvement de rotation dont la vitesse est représentée par un premier signal1 comprenant un moteur électrique, et des moyens pour commander ledit moteur en réponse audit premier signal. Un tel système s'applique notamment à bord des véhicules automobiles, pour transmettre, sans liaison mécanique,et à l'aide uniquement d'une liaison électrique, le mouvement de rotation d'une des roues à un indicateur de vitesse et à un totalisateur kilométrique disposés sur le tableau de bord du véhicule. On connait déjà un tel système, décrit dans la demande française publiée sous le numéro 2 584 490. Ce système connu présente cependant un inconvénient, liéà la charge variable que représente, pour le moteur électrique, le totalisateur kilométrique. Celui-ci comprend, de façon-connue, une pluralité de tambours portant respectivement les chiffres des unités, des dizaines, des centaines, et ainsi de suite, du nombre de kilomètres totalisés. Le tambour des unités est entrainé en permanence, par l'intermédiaire d'un système de réduction à pignons, par l'arbre de sortie du moteur, et, au moment où il passe de l'indication 9 à l'indication 0, il entraine le tambour des dizaines, qui entrainera lui-même, de la même manière, le tambour des centaines, et ainsi de suite. I1 en résulte que, lorsque le tambour des unités est dans toute autre position que celle où il passe de l'indication 9 à l'indication 0, le totalisateur kilomètrique représente, pour le moteur, une charge équivalente au couple nécessaire pour entraîner un seul tambour.Par contre, au moment où le tambour des unités passe de l'indication 9 à l'indication 0,la charge apportée par le totalisateur kilométrique est équivalente au couple nécessaire pour entraîner deux tambours, si le tambour des dizaines est dans une autre position que celle où il passe de l'ina-cation 9 à l'indication 0. Si, au contraire l'indication du tambour des dizaines passe aussi de 9 à O, le moteur doit entraîner trois tambours, et, ainsi de suit;. Ainsi, ia charge ramenée sur l'arbre de sortie du moteur par le totalisateur est susceptible de subir des augmentations importantes ou "pointes", pour certaines positions critiques du totalisateur. L'état des pignons introduit, de plus, une autre cause de variations du couple ramené. L'influence ces pointes, ou variations, de la charge du moteur ne se fait pas notablement sentir lorsque le moteur tourne, notamment à cause de son inertie. Par contre, au moment du démarrage du moteur, lorsque la vitesse de rotation à transmettre passe progressivement d'une valeur nulle à une valeur non nulle, il se peut que le moteur reste bloqué, du fait que le totalisateur kilométrique se trouve précisément dans une position où il est nécessaire de fournir un couple important pour le faire tourner. Pour éviter ce blocage du moteur au démarrage, on est donc amené à choisir un moteur puissant, donc coûteux et volumineux, et qui, de plus, est sous-employé pendant la majeure partie du temps, dans la mesure où les chances pour que le système ait à démarrer alors que le totalisateur est dans une position critique sont tout de même assez faibles. La présente invention vise à pallier les inconvénients précédents, en procurant un dispositif du type défini cidessus, susceptible d'admettre des pointes dans la charge ramenée sur l'arbre de sortie du moteur, sans que ce moteur soit prévu pour fournir en permanence la puissance nécessaire pour ces pointes. A cet effet, elle a pour objet un système du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend, de plus, des moyens pour détecter un blocage de l'arbre de sortie dudit moteur, des moyens pour détecter la mise en rotation du moteur et des moyens pour, en réponse auxdits moyens de détection de blocage, appliquer audit moteur une tension continue suffisante pour en assurer le déblocage et pour, en réponse auxdits moyens de détection de mise en rotation, appliquer audit moteur la tension de sortie desdits moyens de commande. Dans le système de l'invention, le démarrage du moteur est assuré, même lorsque la charge ramenée sur son arbre de sortie est importante, du fait qu'une tension continue de valeur élevée est appliquée au moteur lorsqu'il ne tourne pas, alors que l'arbre dont le mouvement est à transmettre est, lui, en train de tourner. Cependant, dès que le moteur se met à tourner, la surtension ainsi appliquée est supprimée, de façon à ce que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur ne prenne pas une valeur supérieure à celle qu'elle doit avoir pour être représentative du mouvement à transmettre, ce qui serait inévitablement le cas si la surtension durait trop longtemps. Dans la forme de réalisation préférée, lesdits moyens d'application sont agencés pour que la durée d'application de ladite tension continue soit limitée. Alors le moteur ne risque pas d'être endommagé si, à cause d'un mauvais fonctionnement du totalisateur ou pour tout autre raison, son arbre se sortie est irrémédiablement bloqué. Avantageusement, lesdits moyens de détection de mise en rotation comprennent des moyens de détection d'un changement de pente du ocurant consommé par ledit moteur. Alors, la détection de la mise en rotation du moteur est simple et rapide. Avantageusement encore, lesdits moyens de détection de changement de pente comprennent des moyens pour déterminer la valeur crête retardée dudit courant, et des moyens pour comparer ladite valeur crête retardée et la valeur instantannée dudit courant. Avantageusement encore, ledit premier signal représentant ladite vitesse est une première suite d'implusions de fréquence de récurrence proportionnelle à ladite vitesse, lesdits moyens de détection de blocage comprennent des moyens pour engendrer une deuxième suite d'impulsions de fréquence de récurrence proportionnelle à la vitesse de rotation dudit arbre de. sortie, et un compteur, pourvu d'une entrée d'horloge recevant ladite première suite, d'une entrée de remise à zéro recevant ladite deuxième suite, ainsi que la sortie desdits moyens de détection de mise en rotation, et la sortie desdits moyens de détection de blocage est une sortie dudit compteur, au niveau haut lorsque le compte est supérieur à un seuil. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante ae la mise en oeuvre préférée du procédé de llinvention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels, - la figure 1 représente un schéma d'un système de recopie du mouvement de rotation de l'arbre d'une des roues d'une automobile, en vue de l'affichage de la vitesse de cette automobile-et de la totalisation des kilomètres qu'elle parcourt, - la figure 2 représente un schéma par blocs du circuit électronique du système de la figure 1, - la figure 3 représente, de façon plus détaillée, le circuit pour la commande du moteur, faisant partie du circuit électronique de la figure 2, et, - la figure 4 représente, de façon plus détaillée, le circuit pour la détection du blocage du moteur, faisant partie du circuit électronique de la figure 2. En référence à la figure I, une automobile, dont seule une roue 1 est représentée, et à bord de laquelle la vitesse et la distance parcourue sont à afficher, est pour vue à cet effet d'un capteur de vitesse 2 monté sur l'arbre 10 de la roue 1, et d'un dispositif d'affichage ou indicateur de vitesse 3, ainsi que d'un totalisateur, ou compteur, kilométrique 4, montés sur le tableau de bord. Un moteur électrique 5, à courant continu, est pourvu d'un arbre de sortie 50 relié directement à l'indicateur de vitesse 3 et, ici par l'intermédiaire d'une liaison 51 à vis sans fin et roue hélicoldale, au totalisateur kilométrique 4. Un circuit électronique 6 est connecté électriquement au capteur de vitesse 2 par une connexion 26, à l'indicateur de vitesse par une connexion 36, et au moteur 5 par une connexion 65. Le capteur de vitesse 2, de type connu, comprend ici une roue dentée 21 en matériau ferro-magnétique et un capteur magnéto-électrique 22 dont la sortie est reliée à la connexion 26. L'indicateur de vitesse 3, de type connu, comprend un aimant permanent à quatre pôles 31, monté sur l'arbre 50, qui entraîne, par courants de Foucault, une coupelle conductrice, ou disque 32, solidaire d'une aiguille 34 se déplaçant devant un cadran (non représenté), le disque 32 et l'aiguille 34 étant rappelés par un ressort de rappel 33. Le totalisateur kilométrique 4 est du type connu à tambours 40. Un capteur magnéto-éiectrique 37, ici une sonde de Hall, est placé au voisinage de l'aimant permanent 31. Sa sortie est reliée à la connexion 36. Le circuit électronique 6, connecté électriquement, par une connexion 60 à la batterie non représentée de l'automobile, est maintenant décrit en se référant à la figure 2. Le circuit6 comprend tout d'abord un circuit 61 d'alimentation en énergie électrique pourvu d'une entrée reliée à la connexion 6O, et agencé pour délivrer à tous les composants du circuit 6 les tensions d'alimentation dont ils ont besoin. Les connexions correspondantes ne sont pas représentées dans un souci de simplification. Le circuit 6 reçoit, sur la connexion 60, une tension continue VB en provenance de la batterie, tension ici égale à + 12 Volts. Le circuit électronique 6 comprend également un circuit de commande 62, à microprocesseur, pourvu de deux entrées connectées aux connexions 26 et 36, et sur lesquelles il reçoit des signaux VC et VM respectivement. Par ailleurs, le circuit de commande 62 est pourvu d'une sortie délivrant un signal VS à une première entrée d'un commutateur commandable 66, à deux positions. Un compteur 63 est pourvu d'une entrée d'horloge H, sur laquelle il reçoit le signal VC, d'une entrée de remise à zéro RAZ, sur lequel il reçoit le signal de sortie d'un circuit 68 réalisant la fonction logique OU, et de deux sortieS Q8 et Q9 qui passent au niveau ha,ut au moment où le nombre d'impulsions comptées sur l'entrée d'horloge H, depuis le dernier signal de remise à zéro, devient égal à 8 et à 9 respectivement Le compteur 63 est tel que la durée pendant laquelle la sortie Q9 est au niveau haut est limitée, par exemple, à une période du signal appliqué à son entrée d'horloge, ici le signal VC. La sortie Q9 du compteur 63 est reliée à l'entrée de commande du commutateur commandable 66, dont la deuxième entrée reçoit la tension VB de la batterie, et dont l'unique sortie est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance 67, à la connexion 65 vers l'entrée du moteur 5. La tension aux bornes de la résistance 67 est appliquée à l'entrée d'un circuit 64 de détection de mise en rotation du moteur 5, circuit 64 qui, comme cela sera mieux compris dans la suite, détecte ici l'apparition d'une pente négative, c'est-à-dire l'apparition d'une décroissance de la tension aux bornes de la résistance 67, donc du courant consommé par le moteur 5. Le circuit 64 est pourvu d'une entrée d'initialisation reliée à la sortie Q8 du compteur 63, et d'une sortie reliée à une première entrée du circuit OU 68, dont la deuxième entrée reçoit le signal VM. En référence maintenant à la figure 3, le circuit de commande 62 est décrit de façon plus détaillée. I1 comprend notamment un microprocesseur 621, recevant les signaux VC et VM, et commandant, par l'intermédiaire d'un bus de sortie, la largeur des impulsions délivrées par un circuit monostable 622, déclenché par le signal VC. Le circuit monostable 622 comprend à cet effet un réseau R/2R de type connu pour convertir en un signal analogique le signal numérique sur le bus de sortie du microprocesseur 621. La sortie du circuit monostable 622 est reliée, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas 623, ici de type à résistance-capacité, à un amplificateur de puissance 624 qui délivre le signal VS. En référence maintenant à la figure 4, le circuit 64 de détection de mise en rotation comprend un amplificateur différentiel 641, recevant la tension aux bornes de la résistance 67. La sortie de l'amplificateur 641 est reliée à l'entrée d'un circuit 642 ae retard de valeur instantanée, ici un filtre passe-bas du type à résistance-capacité, suivi d'un circuit 643 détecteur ae crête. La sortie du circuit 641 et la sortie du circuit 643 sont reliées respectivement à chacune des entrées d'un comparateur analogique 644, qui déiívre le signal de sortie du circuit 64. L'entrée d'initialisation du circuit 64, qui reçoit le sigral de la sortie Q8 du compteur 63 est reliée au circuit 643 détecteur de crête. Celui-ci est du type connu à d-iode et condensateur, et il est agencé pour que la charge du condensateur, qui mémorise la valeur crête détectée, soit remise à zéro lorsque le signal de la sortie O8 passe au niveau haut. Le système qui vient dêtre décrit fonctionne comme suit En fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la roue 1 et l'arbre de sortie 50 du moteur 5 tournent, le signal VC est une suite d'impulsions dont la fréquence de récurrence est proportionnelle à la vitesse de rotation de la roue 1, et le signal VM est une suite d'impulsions dont la fréquence de récurrence est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 50. Le microprocesseur 621 compare en permanence la période des signaux VC et VM et commande la largeur de l'impulsion de sortie du circuit monostable 622 afin que cette largeur augmente si la fréquence du signal VM est inférieure à la fréquence du signal VC, et inversement.Il en résulte une augmentation, ou une diminution, de la composante continue en sortie du filtre 623, c'est-à-dire une augmentation, ou une diminution, du signal de commande VS. Ainsi, si la fréquence du signal VM est inférieure à celle du signal VC, la vitesse de rotation du moteur 5 est commandée par le circuit 62 pour augmenter, et si la fréquence du signal VM est supérieure à celle du signal VC, la vitesse de rotation du moteur 5 est réduite. Ainsi, les fréquences de récurrence des signaux VC et VM sont égales, et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 50 est liée à la vitesse de rotation de la roue 1. Le mouvement de la roue 1 est donc bien recopié par l'arbre 50 du moteur 5. Au moment du démarrage, c'est-à-dire lorsque la vitesse de rotation de la roue 1 est faible, il se peut, si par exemple le totalisateur 4 se trouve dans une position où il faut entraîner simultanément plusieurs de ses tambours 40 pour le faire avancer, que le moteur 5 se trouve bloqué, la- tension VS en sortie du circuit de commande 62 restant trop faible pour le débloquer, notamment du fait de la faible valeur de la fréquence de récurrence du signal VC et de la largeur maximale limitée des impulsions en sortie du monostable 622. Dans ce cas, le blocage du moteur 5 est détecté par le compteur 63. En effet, ce compteur, remis à zéro par la dernière impulsion du signal VM au moment de l'arrêt précédent du véhicule, va compter les impulsions su signal VC lié au mouvement de la roue. Au moment de la 9ème impulsion du signal VC, la sortie Q9 va passer au niveau haut, ce qui aura pour effet d'appliquer au moteur 5 la tension VB de la batterie, c'est-à-dire 12 volts. Le moteur 5 étant prévu pour un fonctionnement nominal sous une tension de quelques volts, la tension continue VB est ici suffisante pour assurer la déblocage du moteur 5, tout au moins lorsque celui-ci est bloqué pour une raison "normale", c'est-à-dire liée au nombre de tambours 40 à entrainer, ou encore à l'état des pignons du dispositif réducteur qui transmet le mouvement du moteur 5 au totalisateur 4. En principe, le moteur 5 se met donc en rotation, très peu de temps après l'application de la tension VE. L'instant'précis de mise en rotation est détecté par le circuit 64, qui, par comparaison de la valeur crête retardée et de la valeur instantanée du courant consommé par le moteur, détecte l'instant où la pente du courant passe d'une valeur positive à une valeur négative . En effet, comme cela est connu de l'homme du métier, tant que le moteur 5 est bloqué, il se comporte comme une inductance en série avec une ré- sistance, et le courant qui le traverse commence par augmenter avec le temps - après l'application de la tension VB, avec une constante de temps de valeur L/R, L et R étant respectivement les valeurs de l'inductance et de la résistance précédentes.Dès que 1' arbre de sortie 50 du moteur 5 se met en mouvement, il apparaît une force contre-électromotrice qui provoque d' abord un changement de pente, puis la décroissance du courant. Ainsi, dès que le moteur 5 est en rotation, la sortie du circuit 64 passe au niveau haut, ce qui, par l'intermédiaire du circuit 68, provoque la remise à zéro du compteur 63, et le passage au niveau bas de sa sortie Q9. Le commutateur 66 se trouve donc commandé pour que soit appliqué le signal de sortie VS au moteur 5, afin de retrouver le fonctionnement normal, sans que l'aiguille de l'indicateur 3 ne subisse de saut, du fait que la tension VB n'a été appliquée au moteur 5 que pendant le temps strictement nécessaire au déblocage. Pendant le fonctionnement normal, du fait que le moteur 5 tourne, le compteur 63 est en permanence remis à zéro par le signal VM, et le commutateur 66 reste dans la position où la tension de sortie du circuit de commande 62 est appliquée au moteur 5. Au cas où, pour une raison particulière, l'arbre de sortie 50, irrémédiablement bloqué, ne puisse être mis en rotation par l'application de la tension VB, le moteur 5 ne risque pas de s'échauffer, du fait que la tension sur la sortie Q9 du compteur 63. ne reste au niveau haut que pour un temps limité, ici égal à une période du signal VC. Si le moteur reste bloqué, le circuit 63 ne reçoit aucune impulsion du signal VM sur son entrée de remise à zéro, et un nouvel essai de déblocage a lieu dès que neuf impulsions du signal VC auront été comptées par le compteur 63, et ainsi de suite. Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d'être faite de la forme de réalisation préférée du système de l'invention. Ainsi, et par exemple, on a décrit un circuit de commande 62 agencé pour que les fréquences de récurrence des signaux VC et VM soient égales. Ceci n'est pas obligatoire, et il est à la portée de l'homme de métier de pré- voir un circuit de commande 62 dans lequel ces deux fréquences sont différentes. De même, on peut utiliser, à la place des sorties Q8 et Q9 du compteur 63, des sorties de rang différent. De même, pour détecter la mise en rotation de l'arbre 50 du moteur 5, il est possible d'utiliser un circuit différent du circuit 64. Ainsi, et par exemple, on peut utiliser un circuit qui-détecte le changement de pente du courant, au moment où celui, juste avant de décroître, commence à croître moins vite, à cause de l'apparition de la force contre-électromotrice. On peut également utiliser un circuit qui détecte le passage du courant au-dessus d'un seuil, dont la valeur est déterminée expérimentalement pour correspondre à coup sûr à un déblocage du moteur, tout au moins lorsque celui-c n'est pas irrémédiablement bloqué. On peut aussi, au lieu de détecter la mise en rotation du moteur à partir de la mesure du courant qu'il consomme, utiliser une sonde de Hall 37 analogique, suivi d'un différenciateur, ou un autre capteur prévu à cet effet, pour déterminer l'instant de mise en rotation de l'arbre de sortie 50. De même, le commutateur 66 peut être réalisé à l'aide d'un transistor bipolaire et d'une diode par exemple, et le circuit 68 par un dispositif de sommation capacitive. De même, le moteur dont il a été question ici est un moteur à courant continu. I1 est évident que celui-ci peut être remplacé par un moteur pas à pas, et d'une manière plus générale, par tout moteur dont le couple dépend de la tension continue qui lui est appliquée. Enfin, si le système de l'invention s'avère particulièrement pratique à bord d'un véhicule pour l'affichage de la vitesse et la totalisation des kilomètres parcourus, il est évident qu'il n'est pas limité à cette application et qu'il peut être utilisé pour tout système de recopie d'un mouvement de rotation, dans lequel la charge de l'arbre qui recopie le mouvement est susceptible de subir des variations importantes. Revendications 1. Dispositif de recopie d'un mouvement de rotation dont la vitesse est représentée par un premier signal (VC), comprenant un moteur électrique (5) et des moyens (62, 37) pour commander ledit moteur (5) en réponse audit premier signal (VC), caractérisé par le fait qu'il comprend, de plus, -des moyens (63, 37) pour détecter un blocage de l'arbre de.sortie dudit moteur (5), des moyens (67, 64) pour détecter la mise en rotation du moteur (5) et des moyens (63, 66) pour, en réponse auxdits moyens (63, 37) de détection de blocage, appliquer audit moteur (5) une tension continue (VB) suffisante pour en assurer le déblocage et pour, en réponse auxdits moyens (64, 67) de détection de mise en rotation, appliquer audit moteur (5) la tension de sortie (VS) desdits moyens de commande (62, 37). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'application (63, 66) sont agencés pour que la durée d'application de ladite tension continue (VB) soit limitée. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de détection de mise en rotation comprennent des moyens (64, 67) de détection d'un changement de pente du courant consommé par ledit moteur (5). dit moteur (5). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de détection de changement de pente comprennent des moyens (67, 641,642,643 )pourdéterminer la valeur crête retardée dudit courant et des moyens (644) pour comparer ladite valeur crête retardée et la valeur instantanée dudit courant. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit premier signal (vc) représentant ladite vitesse est une première suite d'impulsions de fréquence de récurrence proportionnelle à ladite vitesse, lesdits moyens (63, 37) de détection de blocage comprennent des moyens (37) pour engendrer une deuxième suite (VM) d'impulsions de fréquence de récurrence proportionnelle à la vitesse de rotation dudit arbre de sortie, et un compteur (6,3), pourvu d'une entrée d'horloge (H) recevant ladite première suite (VC), d'une entrée de remise à zéro (RAZ) recevant ladite deuxième suite (VM), ainsi que la sortie desdits moyens (64, 67) de détection de mise en rotation, et la sortie desdits moyens de détection de blocage est une sortie (Q9) dudit compteur (63), au niveau haut lorsque le compte est supérieur à un seuil. 6. Dispositif selon l'une des revendicationsl à 5, dans lequel lesdits moyens de commande (62, 37) comprennent des moyens (37) pour engendrer un deuxième signal (VM), représentatif de la vitesse instantanée de rotation dudit arbre de sortie, des moyens (621) pour comparer lesdits premier (VC) et deuxième (VM) signaux, des moyens (622) pour engendrer une troisième suite d'impulsions de largeur commandée par lesdits moyens de comparaison (621) et des moyens (623) de filtrage passe-bas.