Brevet FR2790885A1 — publié le 20000915

La présente invention est relative aux dispositifs pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu. Elle trouve notamment avantageusement application pour la commande de moteurs électriques de ventilation, climatisation ou chauffage à l'intérieur d'habitacles de véhicules automobiles ou encore pour la commande de fenêtres de portières de véhicules automobiles. Classiquement, les dispositifs utilisés à ce jour pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu utilisent des potentiomètres de recopie permettant de connaître le déplacement ou la position absolue d'un volet relié à l'arbre du moteur. Ainsi que l'illustre la figure 1, une telle solution nécessite néanmoins cinq fils de connexion par positionneur, à savoir deux fils pour la commande du moteur (référencé par M) et trois fils de connexion au potentiomètre (référence par P). Un but de l'invention est de proposer un autre dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu, et en particulier de proposer un dispositif de ce type permettant de limiter le nombre de fils de connexion nécessités. On pourrait penser à effectuer le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu au moyen d'une mesure de la tension d'alimentation de celui-ci. Toutefois, cette tension d'alimentation est susceptible de subir dans le temps des fluctuations importantes qui sont fonction notamment des variations de température externe, du vieillissement de la batterie, etc. Un but de l'invention est de proposer une solution de suivi de la rotation d'un moteur en s'affranchissant des fluctuations de la tension de la batterie. Un autre but encore de l'invention est de proposer un dispositif de suivi de rotation qui est encore simplifié et d'un coût moindre. A cet effet, l'invention propose un dispositif pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter les oscillations de l'impédance du moteur dues aux commutations du (ou des) balai(s) connecteur(s), ainsi que des moyens pour compter ces oscillations lorsque le moteur est commandé. Un tel dispositif permet de prendre en compte à la fois le courant et la tension d'alimentation du moteur (mesure d'impédance) tout en étant insensible à la fluctuation de la tension de la batterie. En outre, un dispositif du type précité présente l'avantage d'être fiable, de pouvoir être réalisé par des circuits qui sont particulièrement simples et qui peuvent être facilement intégrés dans un montage d'alimentation préexistant, sans nécessiter de modifications de ce circuit d'alimentation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, déjà analysée, illustre un dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu de l'art antérieur; - la figure 2 est un schéma illustrant un dispositif de suivi de la rotation d'un moteur à courant continu conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 3 est un schéma illustrant un dispositif conforme à un autre mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 4 est un schéma du détecteur de gradient des dispositifs des figures 2 et 3; la figure 5 est un schéma d'un filtre passe bande qui peut être prévu en entrée du détecteur de gradient de la figure 4. Sur la figure 2, on a représenté un moteur à courant continu M monté entre la masse et une borne au niveau de laquelle est injectée une tension +Vs d'alimentation. On a également représenté sur cette figure 2, une résistance Rm de petite valeur ohmique, par exemple de 1 Ohm pour un moteur de 33 Ohms de résistance interne. Cette résistance Rm ne correspond pas nécessairement à un composant particulier, mais peut par exemple correspondre à la résistance parasite entre le moteur et la borne d'alimentation précité ou encore à la résistance de diodes d'un pont en H de commande ou encore à la résistance d'une cellule de filtrage (RC) de l'alimentation générale de la carte électronique. Le dispositif pour le suivi de la rotation de ce moteur à courant continu M comporte un amplificateur différentiel 1 sur les entrées duquel est injectée d'une part la tension aux bornes du moteur M et d'autre parte la tension en sortie d'un pont la diviseur de tension monté entre la borne sur laquelle est injectée la tension +Vs et la masse. A titre d'exemple, la résistance de la branche de ce pont diviseur de tension qui est reliée à la borne d'alimentation à la tension +Vs (résistance R4) est égale à 15 Kilos Ohms; la résistance de sa branche qui est reliée à la masse est égale à 390 Ohms. Le dispositif pour le suivi de la rotation du moteur à courant continu comporte également un détecteur de gradient 2 qui reçoit la tension en sortie de l'amplificateur 1. Ce détecteur de gradient 2 convertit le signal amplifié en impulsions. En variante, ainsi qu'illustré par la figure 3, la tension qui est envoyée sur la première entrée de l'amplificateur 1 peut être celle aux bornes d'un circuit d'attaque D qui est par exemple un pont d'interrupteurs en H permettant la commande dudit moteur M dans les deux sens. On notera que l'on a également représenté sur la figure 3 un condensateur C de découplage. Ce condensateur C constitue avec la résistance Rm la cellule de filtrage et de protection du circuit d'attaque. Il est par exemple d'une valeur caoacitive de 10 nF. Que ce soit dans le cas o la tension envoyée sur la première entrée de l'amplificateur différentiel est celle du moteur ou celle de son circuit d'attaque, un condensateur de découplage (C2 sur la figure 3) est avantageusement relié à l'autre entrée de l'amplificateur différentiel 1. A titre d'exemple, ce condensateur C2 de découplage peut avoir une valeur de nF. L'amplificateur 1 est de type classique. Il est par exemple constitué par un amplificateur opérationnel connecté en amplificateur différentiel. Un exemple de réalisation possible pour le détecteur de gradient 2 est illustré sur la figure 4. Ce détecteur de gradient 2 comporte un filtre passe bas 4 et un comparateur de tension 5. Le filtre passe bas comporte une résistance Rl qui reçoit d'un côté la tension à convertir et qui, à son autre extrémité, est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur Cl. La résistance Ri a par exemple une valeur de 47 Kn. Le condensateur Cl a par exemple une capacité de 10 nF. Ce filtre passebas 4 pourrait bien entendu avantageusement être remplacé par un filtre passe-bande. Un tel filtre passe-bande permet notamment, dans le cas o la résistance Rm est faible, d'obtenir une amplitude suffisante en dehors du spectre de bruit. Un exemple de réalisation possible pour un tel filtre passe-bande est illustré sur la figure 5. Il comporte un amplificateur opérationnel 7 dont l'entrée non inverseuse est reliée à la masse et dont l'entrée inverseuse est reliée à un condensateur C4 lui- même relié à la sortie de l'amplificateur 1 par une résistance R6. Un condensateur C5 est monté entre d'une part le point commun à la résistance R6 et au condensateur C4 et d'autre part la sortie de l'amplificateur opérationnel 7. Une résistance R7 est montée entre l'entrée inverseuse de l'amplificateur 7 et sa sortie. La capacité des condensateurs C4 et C5 est par exemple respectivement de 22 nF et 100 nF, les résistances R6 et R7 étant respectivement de 22 Kilos Ohms et 120 Kilos Ohms (filtre passe-bande 80 Hz). En se référant à nouveau à la figure 4, le comparateur de tension 5 comporte quant à lui un amplificateur opérationnel 6 qui reçoit sur son entrée inverseuse la tension en sortie du filtre passe bas 4, c'est-àdire au point commun entre le condensateur CI et la résistance Rl. Son entrée non inverseuse est reliée audit point commun par l'intermédiaire d'une résistance R2. Elle est en outre reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R3 et d'un condensateur C2 montés en parallèle. Elle est également reliée à sa sortie par l'intermédiaire d'un condensateur C3. La résistance R2 est par exemple de 10 KQ, la résistance R3 étant de 1 MQ. Le condensateur C2 est d'une valeur capacitive de nF, tandis que le condensateur C3 est d'une valeur capacitive de 4,7 nF. A titre illustratif, les tensions amplifiée et impulsionnelle en sortie de l'amplificateur 1 et du convertisseur 2 ont été représentées sur les figures 2 à 4. La tension en sortie du convertisseur 2 est envoyée en entrée d'un microcontrôleur (non représenté)qui permet de décompter le nombre d'impulsions de ladite tension. A titre d'exemple, un tel dispositif peut être utilisé pour le suivi du déplacement d'un volet dans un système de climatisation ou de chauffage. Par exemple, à la mise sous tension du moteur M, le volet est basculé dans un sens de rotation donné jusqu'à une première butée. L'arrivée en butée est détectée par le micro- contrôleur lorsque la tension que celui-ci reçoit du convertisseur ne présente plus d'impulsions. Le micro-contrôleur commande alors le moteur M pour qu'il bascule le volet dans l'autre sens jusqu'à la deuxième butée. Il décompte le nombre d'impulsions entre l'une et l'autre des deux butées. Une fois ce nombre d'impulsions déterminé, la phase d'initialisation est terminée et le système est prêt à être utilisé. Lorsqu'une nouvelle position est commandée pour le volet, le microcontrôleur traduit cette nouvelle position en un nombre de pas de déplacement. Par exemple, pour positionner le volet au milieu des deux butées, il commande le déplacement du volet pour que celui-ci se trouve à un nombre de pas égal à PM/2 par rapport aux butées. De façon plus générale, lorsqu'une rotation d'un angle donné est commandé, le micro-contrôleur fait tourner le moteur d'un nombre d'impulsions qui correspond au nombre d'impulsions entre l'une et l'autre des deux positions extrêmes multiplié par le rapport entre ledit angle et l'angle de rotation entre lesdites positions extrêmes. Ainsi, avec le dispositif qui vient d'être décrit, la rotation du moteur est suivie numériquement et non plus par un dispositif analogique de type potentiomètre. Dans le cas d'un moteur à courant continu commandé par un circuit d'attaque à interrupteur(s), la tension dans laquelle les oscillations sont détectées est la tension d'alimentation de ce circuit d'attaque. Le dispositif pour la commande d'un moteur à courant continu comporte des moyens d'initialisation qui, à la mise sous tension du moteur, commandent la rotation du moteur d'une de ces positions extrêmes à l'autre et déterminent le nombre d'oscillations entre ces deux positions. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le suivi de la rotation d'un moteur à courant continu, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour détecter les oscillations de l'impédance du moteur dues aux commutations du (ou des) balai(s) connecteur(s), ainsi que des moyens pour compter ces oscillations lorsque le moteur est commandé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est commandé par un circuit d'attaque à interrupteur(s) et en ce que la tension dans laquelle les oscillations sont détectées est la tension d'alimentation de ce circuit d'attaque. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour la détection des oscillations comportent des moyens formant amplificateur différentiel ainsi que des moyens pour convertir en impulsions les oscillations de la différence de tension amplifiée en sortie dudit amplificateur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des entrées de l'amplificateur différentiel est reliée au moteur ou au circuit d'attaque de celui-ci, l'autre entrée dudit amplificateur différentiel étant reliée à la sortie d'un pont diviseur de tension montée entre la masse et une borne d'alimentation à laquelle le moteur ou le circuit d'attaque est relié. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ces moyens de conversion comportent un montage comparateur permettant une détection de gradient. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le détecteur de gradient comporte un filtre passe bas. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le détecteur de gradient comporte un filtre passe-bande. 8. Dispositif pour la commande d'un moteur à courant continu destiné à être actionné entre deux positions extrêmes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour le suivi du moteur selon l'une des revendications précédentes et des moyens qui pour commander une rotation d'un angle donné font tourner le moteur d'un nombre d'impulsions qui correspond au nombre d'impulsions entre l'une et l'autre des deux positions extrêmes multiplié par le rapport entre ledit angle et l'angle de rotation entre lesdites positions extrêmes. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'initialisation qui, à la mise sous tension du moteur, commandent la rotation du moteur d'une de ces positions extrêmes à l'autre et déterminent le nombre d'oscillations entre ces deux positions. 10. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9 pour la commande de moteurs électriques de ventilation, climatisation ou chauffage à l'intérieur d'habitacles de véhicules automobiles ou encore pour la commande de fenêtres de portières de véhicules automobiles.