Brevet FR2667996A1 — publié le 19920417

i Dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un moteur à collecteur du type universel pour un appareil électroménager de traitement des aliments. L'invention concerne le fonctionnement d'un moteur à collecteur du type universel équipant des appareils ménagers à fonctions multiples pour le traitement des aliments Elle concerne, plus particulièrement, un dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un tel moteur. Les moteurs montés généralement sur lesdits appareils électroménagers, fournissent une puissance mécanique matérialisée par l'existence simultanée d'une vitesse et d'un couple Ces deux paramètres sont liés par une relation linéaire: C = F(N) o C: couple et N: vitesse du moteur. Comme illustré sur la figure 1, la courbe 1 représente la relation couple-vitesse typique d'un moteur sans variateur de vitesse équipant un appareil électroménager Suivant les fonctions que l'on souhaite obtenir sur l'appareil électroménager, par exemple, si l'on désire utiliser un accessoire presse-agrumes, ou un hachoir ou tout autre outil de travail, il est indispensable de faire tourner le moteur à une vitesse déterminée d'entraînement propre à chaque fonction, cette vitesse étant sélectionnée par un système prévu à cet effet Le passage d'un fonctionnement en charge à un fonctionnement à vide entraîne généralement une augmentation de la vitesse de rotation du moteur, c'est-à- dire une apparition de bruits Par conséquent, il faut limiter les variations de la vitesse de rotation du moteur entre son fonctionnement en charge et son fonctionnement à vide pour supprimer ces bruits Une limite supérieure du fonctionnement en charge de la vitesse de rotation du moteur est Na Une zone I représentée à gauche d'une droite (A Na) parallèle à la droite d'ordonnée représente la zone de fonctionnement en charge de l'appareil électroménager Une zone II représentée à droite de la droite (A Na), représente la zone de fonctionnement à vide de l'appareil électroménager La vitesse de rotation Na du moteur au point A est sensiblement de 8000 tr/mn Les appareils électroménagers sont généralement équipés de variateurs classiques qui ne permettent pas de régler suffisamment la vitesse de rotation du moteur en limitant le point de fonctionnement du moteur de l'appareil électroménager à une vitesse de rotation constante, et ce, quelque soit le couple exercé. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en appliquant audit moteur un dispositif de régulation de vitesse permettant lors d'une variation de couple, de limiter la variation de la vitesse de rotation du moteur pour supprimer les bruits issus des variations provoquées par le fonctionnement du moteur dans la zone II. Selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur délivrant une information numérique. des moyens de conversion numérique/analogique des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur; et des moyens de commande permettant, d'une part, de comparer la vitesse de rotation du moteur issue desdits moyens de conversion à une vitesse de rotation de consigne du moteur sélectionnée par un dispositif de consigne en fonction du mode de fonctionnement en charge choisi pour l'appareil électroménager et, d'autre part, d'agir sur un variateur de vitesse lié au moteur afin de maintenir ladite vitesse de rotation du moteur dans une plage dont la limite supérieure est une vitesse haute Na. Grâce au dispositif selon l'invention, les vitesses supérieures à la vitesse haute Na ne sont plus atteintes ce qui limite les bruits désagréables à l'utilisateur La rotation couple-vitesse d'un tel moteur selon l'invention est représentée par la courbe 2 en pointillés. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une première courbe 1 de la relation couple-vitesse typique d'un moteur à collecteur du type universel sans variateur de vitesse et une deuxième courbe 2 de la relation couple-vitesse d'un moteur qui est équipé du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente un synoptique de fonctionnement d'un dispositif de régulation de la vitesse de rotation du moteur, selon l'invention; la figure 3 représente un exemple d'un mode de réalisation du dispositif de régulation de la vitesse de rotation du moteur selon l'invention. Comme représenté sur le synoptique de la figure 2, un moteur 1 ' d'un appareil électroménager à multifonctions pour le traitement des aliments, est relié directement à un système de mesure 2 ' de la vitesse du moteur Ce système de mesure 2 ' comprend, par exemple, un premier moyen de mesure 3 permettant de capter la vitesse du moteur et un deuxième moyen 4 convertissant la fréquence issue du premier moyen 3 en une tension 5 Un exemple de réalisation des moyens 3 et 4 sera décrit ultérieurement La tension 5 provenant du système de mesure 2 ' est insérée sur une des entrées des moyens de commande 6 qui, sur une autre entrée, reçoivent une vitesse de consigne de rotation du moteur sous une tension 7 Cette vitesse de consigne de rotation du moteur est déterminée par un dispositif de consigne de vitesse de moteur 12 qui, lors d'un changement d'accessoire de travail, permet une adaptation de la vitesse de rotation au mode de fonctionnement désiré Les moyens de commande 6, comparent ainsi les deux vitesses de rotation du moteur Une première sortie 8 des moyens de commande 6 envoie un signal de sortie 8 ' qui déclenche ou non un dispositif de commande 9 d'alimentation lié au moteur 1 ' Une deuxième sortie 10 des moyens de commande 6 envoie un deuxième signal 10 ' qui déclenche ou non une commande d'un variateur de vitesse 11 lié au moteur 1 '. La figure 3 représente un exemple d'un mode de réalisation du dispositif de régulation selon l'invention Un moteur M lié à un dispositif de sécurité et de mise sous tension de l'appareil électroménager (IG, rd 2, rfl, rf 2) est mis en rotation; une vitesse de consigne de rotation du moteur Vcm est comprise dans la zone I définie précédemment Le moteur M possède un arbre 13 sur lequel est placé un premier élément du système 3 permettant de capter la vitesse de rotation du moteur Ce premier élément est, par exemple, une roue dentée 14 comprenant des dents 15 espacées, chacune, par des creux 16 De manière connue en soi, d'autres premiers éléments du système 3, non représentés, permettant de capter la vitesse de rotation, par exemple une roue aimantée ou un disque perforé, peuvent être utilisés pour se substituer à la roue dentée 14 Des deuxièmes éléments, par exemple des capteurs, capteur- aimants ou optocoupleurs sont associés à chaque type de premiers éléments choisis pour capter une information La roue dentée 14 est associée, par exemple, à un capteur à effet Hall 17 muni d'un aimant 18 La mise en rotation du moteur M entraîne la roue dentée 14; les dents 15 ou les creux de dents 16 se présentent successivement en face du capteur 17 faisant varier ainsi la concentration du champ magnétique A chaque fois qu'une dent 15 se présente en face du capteur 17, une information est envoyée à une entrée 19 des moyens de conversion 4 numérique/analogique à "conversion continue" Ces moyens de conversion 4 comportent, par exemple, deux condensateurs Cl et C 2, deux transistors Tlet T 2 et quatre résistances Ri, R 2, R 3 et R 4 L'entrée 19 du convertisseur 20 reçoit une fréquence d'entrée qui ne peut être supérieure à une valeur déterminée par les valeurs numériques des condensateurs Cl et C 2; cette fréquence d'entrée est convertie en tension analogique de sortie Vs La fréquence d'entrée dépend de la forme du premier élément, par exemple de la roue dentée 14, mais aussi de la vitesse de rotation de ce dit premier élément qui n'est autre que la vitesse de rotation du moteur, ledit premier élément étant solidaire de l'arbre 13 du moteur La tension analogique de sortie VS est la tension appliquée aux bornes des condensateurs Cl ainsi qu'aux bornes de la résistance Ri montée en parallèle sur ledit condensateur Cl et déterminée au point B La tension VS suit les variations de la vitesse de rotation du moteur En effet, l'ensemble premier et deuxième élément, par exemple roue dentée 14-capteur 17 -20 aimant 18, envoie un signal carré à une fréquence qui est l'image de la vitesse de rotation du moteur M La tension de sortie à cet instant est Vso Entre deux fronts montants du signal capteur, le condensateur Cl se décharge dans la résistance Ri, ce qui provoque en sortie une chute de tension & Vso Lors d'un niveau bas (Vb) du signal capteur, le condensateur C 2 se charge à travers le transistor T 2 à une tension sensiblement égale à - (Vso 6 Vso) Lors d'un niveau haut (Vh) du signal capteur, le condensateur C 2 se charge mais dans le sens opposé Or cette charge provoque un complément de charge du condensateur C 2 Ce dernier retrouve ainsi sa charge initiale Vso alors que le condensateur C 2 se charge à une tension égale à (Vh Vso) Tant que la fréquence de rotation du moteur ne change pas, le fonctionnement du moteur continue autour du point Vs O. Lorsque la vitesse de rotation du moteur tend à diminuer, la fréquence du signal capteur diminue et sa période augmente. Or, le condensateur Ci se décharge durant toute la période, ainsi la chute de tension au bord du condensateur Cl va être plus grande Lorsque le niveau haut Vh du signal arrive, le condensateur Cl a un complément de charge; ce complément de charge est insuffisant pour ramener la tension de sortie à Vso En effet, lorsque le condensateur Cl se charge, le condensateur C 2 se charge, mais ce dernier se charge beaucoup plus rapidement que le condensateur Cl, car les valeurs numériques VC 1 et VC 2 données respectivement aux condensateurs Cl et C 2 sont telles que VC 1 VC 2 Ainsi la tension Vs diminue alors que la vitesse de consigne du moteur Vcm est restée constante La vitesse de consigne du moteur Vcm est donnée, par exemple, par le dispositif de sélection 12 Ce dispositif de consigne 12 comporte, par exemple, deux boutons poussoirs Up et Dw, l'un servant à incrémenter (Up), l'autre servant à décrémenter (Dw) L'un ou l'autre de ces deux boutons poussoirs envoie une impulsion sur l'une des entrées, par exemple, d'un compteur IC 4: ce compteur IC 4 permet de piloter, par exemple, un potentiomètre à commande numérique comprenant un circuit intégré IC 2, par exemple, un multiplexeur numérique CD 4067 qui est un composant connu En effet, les entrées A, B, C, et D du circuit intégré IC 2 sont reliées à des sorties E, F, G et H du compteur IC 4 Des résistances R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, R 10, R 11, R 12, R 13, R 14, sont placées entre chaque entrée/sortie correspondante du circuit intégré IC 2 La résistance totale du potentiomètre est donc (R 5 +R 6 +R 14) Les valeurs des résistances (R 5 à R 14) sont déterminées pour que la vitesse de consigne de rotation du moteur soit comprise dans la zone I prédéterminée, c'est-à- dire dans la zone correspondant au fonctionnement de l'appareil électroménager en charge Suivant les valeurs ( O ou 1) présentes sur les entrées A, B, C et D du circuit intégré IC 2, les résistances R 5 à R 14 sont sélectionnées, ce qui permet d'obtenir une valeur de consigne de vitesse de rotation du moteur déterminée Cette dite valeur est envoyée sur un moyen de commande comprenant, par exemple, un circuit de commande IC 1, par exemple un circuit L 120 commercialisé par S G S ATES (THOMSON) La valeur de consigne Vcm est appliquée sur une première entrée 5 a du circuit L 120 et est comparée à la tension de sortie Vso issue du point B; cette tension Vso est appliquée sur une deuxième entrée 3 a du circuit L 120 La sortie du comparateur du circuit L 120 s'effectue sur une sortie 2 a qui délivre une tension Vd, en cas de différence entre la tension au point B (Vso) et la tension de consigne Vcm Cette tension Vd, lorsqu'elle existe, est numérisée et délivre, sur une troisième sortie 7 a, une impulsion qui est appliquée sur un triac connu 22, monté en série avec le moteur M Lorsque la tension Vso diminue, la vitesse de consigne étant constante, le circuit ICI transmet une impulsion en agissant sur la gâchette du triac 22 Le temps mort du triac 22 permet au moteur de tourner plus vite pour retrouver la vitesse initiale Le processus décrit lorsque la vitesse du moteur tend à diminuer, s'applique de façon inverse lorsque la vitesse du moteur tend à augmenter. Le dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un moteur à collecteur de type universel pour un appareil20 électroménager à fonctions multiples pour le traitement des aliments, peut s'appliquer également à tout type de moteur à collecteur de type universel pour tout appareil électroménager. Revendications 1 Dispositif électronique de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur (M) à collecteur de type universel d'un appareil électroménager à fonctions multiples pour le traitement des aliments, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure ( 3) de la vitesse de rotation du moteur délivrant une information numérique; des moyens de conversion ( 4) numérique/analogique des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur; et des moyens de commande ( 6) permettant, d'une part, de comparer la vitesse de rotation du moteur (M) issue desdits moyens de conversion à une vitesse de rotation de consigne du moteur sélectionnée par un dispositif de consigne ( 12) en fonction du mode de fonctionnement en charge choisi pour l'appareil électroménager et, d'autre part, d'agir sur un variateur de vitesse lié au moteur afin de maintenir ladite vitesse ( 11) de rotation du moteur dans une plage dont la limite supérieure est une vitesse haute Na. 2 Dispositif électronique de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur comprennent un premier système ( 3) permettant de capter la vitesse du moteur, et comprenant une roue dentée ( 14) fixée sur l'arbre ( 13) du moteur et en face de laquelle est placée en vis-à-vis, un capteur à effet Hall ( 17) muni d'un aimant ( 18) et saisissant l'information. 3 Dispositif électronique de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de conversion numérique/analogique des moyens de mesure comportent un deuxième système ( 4) convertissant une fréquence issue du premier système ( 3) en une tension ( 5) appliquée sur les moyens de commande ( 6). électronique de régulation 4 Dispositif selon la 9 2667996 revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de consigne permettant de sélectionner la vitesse de rotation de consigne du moteur comporte deux boutons poussoirs (Up) et (Dw) servant5 respectivement à incrémenter et décrémenter ladite vitesse, ces boutons poussoirs envoyant une impulsion sur un compteur (IC 4) pilotant un potentiomètre numérique (IC 2) qui applique sur l'une des entrées, des moyens de commande ( 6), un signal fonction de ladite vitesse de rotation de consigne du moteur.