Brevet FR2674967A1 — publié le 19921009

Dispositif électronique de commande numérique à signal de sortie à modulation d'impulsions en largeur (MIL) pour la commande d'organes de réglage électriques d'un système hydraulique L'invention concerne un dispositif électronique de commande numérique dont le signal de sortie est à modulation d'impulsions en largeur (MIL) pour la commande d'organes de réglage électriques d'un système hydraulique, notamment d'électroaimants destinés à l'actionnement de soupapes hydrauliques pour régler des grandeurs caractéristiques hydrauliques (pression, courant). Dans les dispositifs électroniques de commande hydrauliques de ce type, on applique par exemple de façon connue une valeur de consigne et une valeur réelle à un régulateur d'intensité de courant, dont le signal de sortie maintient l'organe de réglage dans une position déterminée par la valeur de consigne Le signal de sortie numérique (valeur de réglage) du régulateur de courant est converti en un signal à modulation d'impulsions en largeur (signal MIL) dont la durée de cycle est proportionnelle à la valeur du signal de sortie du régulateur de courant Mais le dispositif électronique de commande peut être également constitué sous forme d'une simple chaîne de commande de courant Le signal MIL commute la tension d'alimentation par l'intermédiaire d'un commutateur électronique, par exemple sur le bobinage d'un électroaimant, selon la durée de cycle de fréquence constante de MARCHE et ARRET Le courant d'excitation qui apparaît de façon alternative et le courant induit sont détectés sous forme d'une tension proportionnelle par une résistance de mesure et appliqués en tant que valeur réelle (valeur moyenne du courant) au régulateur de courant. Ces dispositifs électroniques de commande MIL connus sont adaptés à l'impédance de l'organe de commande à exciter de manière que la résolution numérique de la valeur de réglage soit utilisée à 100 %. Si on commande un organe de réglage d'impédance par exemple plus faible par ce dispositif électronique de commande, la résolution numérique de la valeur de réglage n'est plus atteinte à 100 % Si par exemple le dispositif électronique de commande est prévu pour un organe de réglage dont l'impédance est de 24 ohms, la valeur de réglage ne peut être utilisée qu'à 50 % pour un organe de réglage dont l'impédance est de 12 ohms car dans ce cas on atteint le double du courant. Le but de l'invention est de proposer un dispositif électronique de commande assurant une résolution élevée des valeurs de réglage électriques pour des valeurs d'impédance diverses Ce but est atteint du fait que le signal de sortie MIL est superposé par l'intermédiaire d'un organe ET à un second signal MIL de fréquence différente. Du fait de la superposition du signal MIL (signal de réglage) et d'un signal MIL de fréquence différente indépendant du signal de réglage dans un organe ET, le signal de réglage MIL est réduit et on a ainsi la possibilité de commander des organes de réglage électriques présentant des valeurs d'impédance plus faibles avec un signal de réglage (résolution de 100 %) de même importance. Selon l'invention, le signal de sortie MIL est un signal de sortie numérique d'un dispositif électronique de commande et/ou de régulation, converti par l'intermédiaire d'un modulateur de largeur d'impulsions. Le second signal MIL est avantageusement formé par une valeur numérique contrôlée par le dispositif électronique de commande, dont la valeur est déterminée par des grandeurs caractéristiques et/ou des états de fonctionnement du ou des organes de réglage montés à la suite et commandés par les signaux MIL. La valeur du second signal MIL peut être déterminée par la valeur de l'impédance de l'organe de commande constitué sous forme d'un aimant proportionnel. Le second signal MIL est avantageusement divisé par une valeur correspondant à la tension de fonctionnent. En outre, la valeur du second signal MIL peut être influencée de manière que 100 %Y du signal MIL corresponde sensiblement au courant nominal de l'aimant proportionnel. Finalement, l'invention prévoit un circuit de régulation subordonné qui produit une valeur de réglage qui est seulement fonction du signal d'entrée indépendamment des valeurs perturbatrices. Un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit plus en détail dans ce qui suit en se référant aux dessins dans lesquels: la figure 1 montre la constitution sur le plan de la technique' des circuits du dispositif électronique de commande numérique selon, l'invention, et la figure 2 représente les signaux MIL qui se superposent. A la figure 1, un microcontrôleur est désigné en 1, en aval duquel est monté un étage terminal 2 Au microcontrôleur est appliqué le signal de valeur de consigne Usoll sous forme d'un signal analogique, et qui est converti dans le convertisseur analogique/numérique intégré 10 en un signal numérique et appliqué au régulateur de courant 3 fonctionnant de manière proportionnelle- intégrale Le régulateur de courant 3 reçoit de l'étage terminal 2 qui est constitué par un commutateur électronique S, un aimant proportionnel M en tant qu'organe de réglage, une résistance de mesure R ainsi qu'une diode de roue libre D, la valeur réelle Ujst détectée par la résistance de mesure R, qui est convertie par un convertisseur analogique/numérique il en un signal numérique de valeur réelle 22 Le signal de tension de valeur réelle Uist est lissé avant d'être appliqué au convertisseur analogique/numérique, en passant par un filtre passe-bas formé par une résistance RT et un condensateur CT. Le signal de sortie numérique 12 du régulateur de courant 3 qui constitue la valeur de réglage est converti dans un modulateur numérique de largeur d'impulsions S en un signal MIL 13 et appliqué en tant que signal d'entrée à un organe ET 7 Le second signal d'entrée 14 de l'organe ET 7 est le signal de sortie d'un modulateur numérique de largeur d'impulsions 6 La valeur du signal d'entrée numérique 15 du modulateur numérique de largeur d'impulsions 6 est déterminée par les valeurs caractéristiques et/ou les états de fonctionnent de l'organe de réglage commandé et constitué sous forme de l'aimant proportionnel M. Les valeurs caractéristiques de l'organe de réglage sont stockées dans une mémoire 16 sous forme de valeurs numériques et appliquées en tant que dividendes à un diviseur 9 Les états de fonctionnent tels que la tension d'alimentation Uv sont appliquées en tant que diviseurs au diviseur 9 par un convertisseur analogique/numérique 17 Le signal de sortie 15 qui en résulte et qui représente un quotient forme un signal d'entrée du modulateur numérique de largeur d'impulsions 6 D'autres états de fonctionnent tels que la température sont détectés par le régulateur 4 monté dans un circuit de régulation subordonné et appliqués au sommateur 8 en tant que signal de sortie 18 de ce circuit et ainsi additionné avec les valeurs caractéristiques appelées de la mémoire 16 Un signal d'entrée 19 du régulateur 4 correspond au signal de réglage 12 et l'autre signal d'entrée 20 correspond au signal numérique de valeur'de consigne présent Usoll Le régulateur 4 sous- jacent fonctionne en tant que régulateur intégral dont la durée de réglage est supérieure à 11 durée de réglage du régulateur de courant 3, ce qui fait que la valeur de réglage 12 du régulateur de courant 3 reçoit une correction du régulateur 4. Le commutateur électronique S de l'étage terminal 2 est fermé pendant la durée des impulsions selon la fréquence correspondant à la durée de cycle du signal de sortie MIL 21 de l'organe ET, ou ouvert pendant les pauses des impulsions Si le commutateur électronique S est fermé, un courant d'excitation provenant de la tension d'alimentation Uv passe par le commutateur S, le bobinage de l'aimant M et la résistance de mesure R pour aller à la masse Si le commutateur électronique S est ouvert, un courant induit passe alors par le bobinage de l'aimant M, la résistance de mesure R, la masse et la diode de roue libre T pour revenir au bobinage de l'aimant La tension Uist qui apparaît au niveau de la résistance de mesure est une grandeur proportionnelle à la valeur réelle I du courant La tension Ujst correspondant à la valeur réelle du courant qui passe pour le lissage par le filtre passe-bas (RT, CT) forme la valeur moyenne pour la régulation du courant A la figure 2, le signal MIL du modulateur numérique de largeur d'impulsions 5 est désigné en 13 ou 13 ', le signal MIL du modulateur numérique de largeur d'impulsions 6 qui lui est superposé est désigné en 14, la durée des impulsions du signal MIL 13 ou 13 ' est désignée par Wl ou Wl', la pause des impulsions par Pl ou Pl' et la durée des impulsions du signal MIL 14 par W 2 et la pause de ses impulsions par P 2. Quand il s'agit d'un organe de réglage électrique formé par exemple par un aimant proportionnel à l'impédance duquel est adaptée' le dispositif électronique de commande, ceci signifiant que la plage des valeurs de réglage numériques du régulateur 3 est utilisée à 100 % (par exemple 8 bits), sa course de réglage maximale pour laquelle est nécessaire la valeur moyenne I du courant est atteinte à 100 % de l'entrée de valeur de consigne (Uso 11) pour une durée Wl d'environ % des impulsions du signal MIL 13 et une pause Pl d'environ 0 % des impulsions de ce signal Si on utilise avec ce dispositif électronique de commande et une tension d'alimentation Uv inchangée un organe de, réglage électrique dont l'impédance n'est que la moitié de celle de- l'organe de réglage sur lequel est accordé le dispositif électronique de commande, sa course de réglage maximale et de ce fait la valeur moyenne I du courant qui est nécessaire sera atteinte à 100 % de l'entrée de la valeur de consigne pour la moitié de la durée Wl' des impulsions du signal MIL 13 ' Mais la plage des valeurs de réglage numériques du régulateur 3 n'est alors utilisée qu'à 50 % ( 7 bits) Du fait de la superposition dans l'organe ET 7 (figure 1) du signal MIL 13 et du signal MIL 14 de plus haute fréquence, dont la durée des impulsions W 2 est d'environ 50 % et dont celle des pauses P 2 des impulsions est d'environ 50 %O, il est nécessaire que la durée des impulsions Wl du signal MIL 13 soit à nouveau de 100 % pour obtenir la course de réglage maximale et de ce fait la valeur moyenne I du courant qui est nécessaire pour que la plage des valeurs de réglage numériques du régulateur 3 soit à nouveau utilisée à 100 %. REVENDICATIONS 1 Dispositif électronique de commande numérique dont le signal de sortie est à modulation d'impulsions en largeur pour la commande d'organes de réglage électriques d'un système hydraulique, notamment d'éléments électriques destinés à l'actionnement de soupapes hydrauliques pour régler des grandeurs caractéristiques hydrauliques (pression, courant), caractérisé en ce que le signal de sortie MIL ( 13) est superposé par l'intermédiaire d'un organe ET ( 7) à un second signal MIL ( 14) d'une autre fréquence MIL. 2 Dispositif électronique de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie MIL ( 13) est un signal de sortie numérique ( 12) d'un dispositif électronique de commande et/ou de régulation, converti par l'intermédiaire d'un modulateur de largeur d'impulsions ( 5). 3 Dispositif électronique de commande selon les revendications 1 et/ou 2, caractérisé en ce que le second signal MIL ( 14) est formé par une valeur numérique contrôlée par le dispositif électronique de commande, dont la valeur est déterminée par des grandeurs caractéristiques et/ou des états de fonctionnement du ou des organes de réglage montés à la suite et commandés par les signaux MIL. 4 Dispositif électronique de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur du second signal MIL ( 14) est déterminée par la valeur de l'impédance de l'organe de commande constitué sous forme d'un aimant proportionnel. 5 Dispositif électronique de commande selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le second signal MIL ( 14) est divisé par une valeur correspondant à la tension de fonctionnent (Uv). 6 Dispositif électronique de commande selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du second signal MIL ( 14) est influencée en outre de manière que 100 % du signal MIL ( 13) corresponde sensiblement au courant nominal de l'aimant proportionnel. 7 Dispositif électronique de commande selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé par un circuit de régulation subordonné qui produit une valeur de réglage qui est seulement fonction du signal d'entrée indépendamment des valeurs perturbatrices.