Brevet FR2817089A1 — publié le 20020524

CIRCUIT AMELIORE DE COMMANDE DE MOTEUR Domaine de l'invention La présente invention porte globalement sur un circuit de commande, et en particulier sur un circuit de commande de moteur apte à fournir des niveaux d'intensité sélectionnables d'un courant d'attaque pour entraîner un moteur externe couplé au circuit de commande de moteur. Contexte de l'invention Un circuit conventionnel de commande de moteur, telle qu'un circuit de commande de moteur à découpage, est généralement conçu pour limiter l'intensité du courant qu'un moteur peut absorber d'une alimentation. De ce fait, le moteur ne va pas absorber plus de courant que nécessaire à son fonctionnement, ce qui accroît le rendement énergétique du moteur et du circuit de commande de moteur. D'une manière plus importante, par limitation du courant alimentant le moteur, le circuit conventionnel de commande de moteur empêche la circulation dans le moteur d'un courant d'intensité plus élevée que celle que le moteur peut exploiter, pour éviter une destruction du moteur. La figure 1 représente une configuration conventionnelle du circuit 10 de commande de moteur et du moteur 30. Le circuit conventionnel 10 de commande de moteur inclut un circuit d'attaque 12 relié à un circuit de référence 14. Le circuit de référence 14 inclut typiquement un diviseur de tension 22 destiné à appliquer une tension de référence prédéterminée Vf au circuit 10 de commande de moteur. Le diviseur de tension 22 comprend ordinairement une première résistance RI et une seconde résistance R2, repérées 24 et 26, montées en série entre une alimentation Vec 32 et un noeud de masse 38. La tension de référence Vf est définie comme étant la tension au noeud 28, auquel se raccordent les première et seconde résistances 24, 26 de valeurs RI, R2. La tension de référence Vf est donc définie par : Vf= Vec x R2/ (Rl+ R2) où Vee est une tension prédéterminée stable. Par sélection des valeurs RI et R2 des première et seconde résistances 24,26, un utilisateur du circuit 10 de commande de moteur peut fournir une tension de référence Vf fixe servant à déterminer l'intensité du courant pouvant circuler dans le moteur 30, tel que décrit en détail dans les paragraphes suivants. Le circuit d'attaque 12 du circuit conventionnel 10 de commande de moteur inclut un circuit comparateur 20, tel que représenté sur la figure 1. Normalement, le noeud 28 est relié à une première borne 42 du circuit comparateur 20 destinée à recevoir la tension de référence Vf. De plus, l'autre borne 44 du circuit comparateur 20 reçoit une tension d'analyse d'une sortie 40 d'un circuit d'analyse 18. Le circuit comparateur 20 compare donc la tension de référence Vf à la tension d'analyse Vs pour générer une tension de comparaison Vop à sa sortie. Tel que représenté sur la figure 1, le circuit comparateur 20 inclut souvent un amplificateur opérationnel 36 qui compare la tension de référence Vf à la tension d'analyse Vs pour générer la tension de comparaison Vop à la sortie de l'amplificateur opérationnel 36 d'après la différence relative des valeurs Vf et Vs. Tel que représenté sur la figure 1, le circuit d'attaque 12 inclut aussi un circuit de commutation 16 monté en série entre le moteur 30 et le circuit d'analyse 18 du circuit d'attaque 12. Le circuit d'analyse 18 inclut généralement une résistance d'analyse Rs 34 montée en série entre le circuit de commutation 18 et le noeud de masse 38. Un courant le circulant dans le moteur 30 va donc aussi circuler dans la résistance d'analyse Rs 34 en passant par le circuit d'analyse 18. La figure 1 représente la résistance d'analyse Rs 34 reliée au circuit comparateur 20 au niveau du noeud de sortie 40. La tension d'analyse Vs, qui est la tension au noeud de sortie 40, est donc définie par : Vs = lc x Rs où l'intensité le est celle du courant circulant dans le moteur 30, le circuit de commutation 16 et la résistance d'analyse Rs 34. Tel que mentionné, la tension d'analyse Vs est appliquée à l'autre borne 44 du comparateur 36 pour être comparée à la tension de référence Vf appliquée à la première borne d'entrée 42 de l'amplificateur opérationnel 36. Quand Vs est supérieure à Vf, la tension de sortie Vop de l'amplificateur opérationnel 36 impose une ouverture du circuit de commutation 16, c'est- à-dire un arrêt de la conduction du courant le depuis le moteur 30. En conséquence, le moteur 30 ne va plus absorber aucun courant d'une alimentation Vps 46. Simultanément, la tension d'analyse Vs va commencer à chuter car aucun courant ne circule à présent dans la résistance d'analyse Rs 34 en raison de l'ouverture du circuit de commutation 16. Une fois que la tension d'analyse Vs a chuté jusqu'à un niveau inférieur à la tension de référence Vf, la tension de sortie Vop de l'amplificateur opérationnel 36 impose une fermeture du circuit de commutation 16, c'est-à-dire un début de la conduction du courant le depuis le moteur 3U, et la tension d analyse Vs va donc commencer à croître. En résumé, la configuration du circuit conventionnel 10 de commande de moteur constitue une boucle de rétroaction entre le circuit d'attaque 12 et le circuit de référence 14, dans laquelle une tension de rétroaction, à savoir la tension d'analyse Vs, est comparée à la tension de référence Vf pour déterminer l'état (ouvert ou fermé) du circuit de commutation 16. La tension d'analyse Vs va donc être confinée dans un intervalle étroit autour de la tension de référence Vf et l'intensité du courant circulant dans le moteur 30 va être définie environ par : L=Vf/Rs. La comparaison de la tension d'analyse Vs à la tension de référence Vf prédéterminée permet effectivement au circuit conventionnel 10 de commande de moteur de réguler l'intensité du courant le circulant dans le moteur 30. Par conséquent, le moteur 30 va être protégé contre une destruction due à la chaleur excessive générée par l'intensité excessive. On peut aussi obtenir une caractéristique de couple spécifique. Le circuit conventionnel 10 de commande de moteur présente toutefois plusieurs inconvénients. Globalement, le moteur 30 requiert un courant relativement intense pour lancer le rotor du moteur durant une étape initiale de fonctionnement. Par contraste, le moteur 30 requiert un niveau d'intensité beaucoup plus faible pour entretenir sa rotation une fois qu'il a passé l'étape initiale de fonctionnement. Par exemple, il faut un couple initial Fi plus élevé pour surmonter le frottement statique fs afin de lancer initialement le moteur 30 depuis l'arrêt. Lorsque le rotor du moteur commence à tourner, un plus petit couple F, suffit pour surmonter le frottement dynamique fd afin d'entretenir la rotation. Le frottement dynamique fd est habituellement inférieur au frottement statique fs. De ce fait, le couple initial ri doit être plus élevé que le couple en rotation Fr. Comme une seule tension de référence Vf est appliquée au circuit conventionnel 10 de commande de moteur, cette tension de référence Vf doit être fixée à une valeur suffisante pour entraîner le moteur 30 durant l'étape initiale. L'intensité le, qui est déterminée par la valeur de Vf, est de ce fait fixée à une valeur suffisamment élevée pour entraîner le moteur conventionnel 30 durant l'étape initiale, mais est souvent plus élevée que nécessaire une fois que le moteur 30 commence à tourner. En conséquence, le circuit conventionnel 10 de commande de moteur consomme plus d'énergie électrique que nécessaire au fonctionnement, et a un moins bon rendement. En outre, comme un courant le plus intense que nécessaire circule dans le moteur 30, le moteur 30 génère souvent une chaleur excessive en service. Cette chaleur excessive va avoir un effet adverse sur la fiabilité du moteur 30 ou du circuit conventionnel 10 de commande de moteur. On peut ajouter un puit de chaleur au circuit conventionnel 10 de commande de moteur pour éliminer le problème de chaleur excessive. Toutefois, l'addition d'un puit de chaleur accroît inévitablement la complexité et les coûts et dimensions de fabrication du circuit conventionnel 10 de commande de moteur. On recherche donc un circuit amélioré de commande de moteur pour surmonter les difficultés mentionnées plus haut. Résumé de l'invention La présente invention porte sur un circuit amélioré de commande de moteur comprenant un circuit de sélection destiné à ajuster l'intensité d'un courant circulant dans un moteur couplé au circuit amélioré de commande de moteur. Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, le circuit de sélection inclut un CNA (convertisseur numérique à analogique) destiné à déterminer l'intensité du courant dans le moteur. Le CNA est relié à un circuit d'attaque du circuit amélioré de commande de moteur pour appliquer au circuit d'attaque une tension de référence sélectionnable parmi plusieurs niveaux de tension. En réponse à la tension de référence sélectionnée appliquée par le CNA, le circuit d'attaque ajuste donc l'intensité du courant circulant dans le moteur à son niveau approprié durant différentes étapes de fonctionnement. Dans une autre forme de réalisation, la présente invention comprend en outre un micrologiciel destiné à commander le CNA de manière à lui faire délivrer en sortie la tension de référence. Le micrologiciel peut être préprogrammé selon les besoins du moteur durant différentes étapes de fonctionnement. Les précédents et autres objectifs, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de formes de réalisation préférées de l'invention et des dessins joints, dans lesquels les mêmes numéros repèrent les mêmes composants sur toutes les vues. Les dessins ne sont pas nécessairement à l'échelle, mais plutôt accentués de manière à illustrer les principes de l'invention. Brève description des dessins La figure 1 représente un circuit conventionnel de commande de moteur relié à un moteur et à une alimentation ; la figure 2 représente une forme de réalisation préférée d'un circuit amélioré de commande de moteur selon la présente invention. Description détaillée de l'invention La présente invention porte sur un circuit amélioré 100 de commande de moteur qui fournit une intensité sélectionnable à un moteur 102 durant différentes étapes de fonctionnement du moteur. Le moteur 102 est couplé au circuit 100 de commande de moteur et ne fait pas partie de la présente invention. Le circuit 100 de commande de moteur inclut un circuit de réglage 104 relié à une première entrée d'un circuit d'attaque 106. Dans la forme de réalisation préférée, le circuit de réglage 104 inclut un CNA (convertisseur numérique à analogique) 108 dont la sortie est reliée à la première entrée du circuit d'attaque 106. La sortie du CNA 108 fournit une tension de référence Vf sélectionnable à appliquer à la première entrée du circuit d'attaque 106. Le circuit d'attaque 106 inclut un circuit comparateur 112 relié à un circuit de commutation 114 à sa sortie. Le circuit comparateur 112 comporte des première et seconde entrées qui sont respectivement reliées à la sortie du CNA 108 par la première entrée du circuit d'attaque 106 et à un circuit d'analyse 116, tel que représenté sur la figure 2. Le circuit de commutation 114 est relié en série au circuit d'analyse 116, le noeud 122 étant situé directement entre le circuit de commutation 114 et le circuit d'analyse 116. En outre, le circuit de commutation 114 est aussi relié en série au moteur 102, tel que représenté sur la figure 2. Le circuit comparateur 112 comporte aussi une borne de sortie reliée au circuit de commutation 114. Une tension de sortie Vop de l'amplificateur opérationnel 118 est donc appliquée au circuit de commutation 114 pour commander l'état (ouvert ou fermé) du circuit de commutation 114. Par exemple, quand la tension de sortie Vop est à un premier niveau, le circuit de commutation 114 est fermé (c'est-à-dire conducteur) et apte à conduire un courant électrique le circulant dans le moteur 102. Quand la tension de sortie Vop est au niveau opposé, le circuit de commutation 114 est ouvert et ne conduit pas le courant électrique le depuis le moteur 102. Le circuit d'analyse 116 définit une tension d'analyse Vs au noeud 122, à réinjecter à l'entrée du comparateur ou amplificateur opérationnel 118. Le circuit d'analyse 116 utilise fondamentalement une charge résistive pour déterminer la tension d'analyse Vs au noeud 122. Dans la forme de réalisation préférée, le circuit d'analyse 116 inclut une résistance d'analyse Rs montée en série entre le noeud 122 et le noeud de masse 124, tel que représenté sur la figure 2, de sorte que le courant le circule du circuit de commutation 114 au noeud de masse 124 en traversant la résistance d'analyse Rs. La tension d'analyse Vs au noeud 122 est donc définie par : Vs=LxRs où le est l'intensité du courant circulant dans le moteur 102 et la résistance Rs, et Rs est la valeur de la résistance d'analyse Rs. Dans une variante, on peut remplacer la résistance d'analyse Rs par un circuit de charge ou par d'autres composants électriques aptes à constituer le moyen approprié pour déterminer la tension d'analyse Vs. Tel que mentionné plus haut, la sortie du CNA 108 génère la tension de référence sélectionnable Vf qui est appliquée au circuit comparateur 112, tel que représenté sur la figure 2. La tension de référence Vf sert à commander le circuit de commutation 114 pour déterminer l'intensité du courant le circulant dans le moteur 102. En outre, quand Vop est à un premier niveau, le circuit de commutation 114 est fermé pour conduire le depuis le moteur 102. Quand Vop est à l'autre niveau, le circuit de commutation 114 est ouvert pour déconnecter le circuit d'analyse 116 du moteur 102. La tension d'analyse Vs va donc commencer à chuter en raison de la décroissance de l'intensité le. Une fois que la tension d'analyse Vs a chuté à un niveau inférieur à la tension de référence Vf, la sortie Vop de l'amplificateur opérationnel 118 bascule de nouveau au premier niveau et le circuit de commutation 114 commence à conduire le et la tension d'analyse Vs croît. Grâce à la boucle de rétroaction dynamique du circuit d'attaque 106, la présente invention peut donc ajuster le courant le dans le moteur 102 à une intensité correspondant à peu près à un niveau sélectionné de la tension de référence Vf. Comme on l'a indiqué, la tension de référence Vf appliquée par le CNA 108 est sélectionnable, c'est-à-dire que le CNA 108 peut choisir le niveau de la tension de référence Vf dans un intervalle prédéterminé. L'intervalle de tension de Vf doit être suffisamment large pour fournir une tension suffisante pour faire tourner le rotor du moteur durant une étape initiale de fonctionnement du moteur 102. De plus, la tension de référence Vf doit fournir une tension d'entretien suffisante pour entretenir la rotation du rotor du moteur après l'étape initiale de fonctionnement. Le CNA 108 sert à convertir une information numérique binaire présélectionnée en niveaux analogiques de tension pour fournir en sortie la tension de référence Vf. Dans la forme de réalisation préférée, le CNA 108 a une configuration à huit bits. De ce fait, le CNA 108 est capable de fournir 256 niveaux de la tension de référence Vf. Dans des variantes, la configuration numérique binaire du CNA peut comporter n'importe quel nombre approprié de bits selon les applications. Dans la forme de réalisation préférée, le circuit de réglage 104 de la présente invention comprend en outre un micrologiciel 110 relié au CNA 108 pour le commander. Le micrologiciel 110 est préprogrammé pour générer une information numérique binaire, à 8 bits dans le cas de la forme de réalisation préférée, qui correspond à l'étape de fonctionnement du moteur 102. L'information numérique binaire du micrologiciel 110 est ensuite transmise au CNA 108 en vue de générer une tension de référence Vf qui correspond à l'information numérique binaire. Grâce au micrologiciel 110 et au CNA 108 du circuit de réglage 104, la présente invention est apte à fournir différents niveaux de la tension de référence Vf pour obtenir des intensités adéquates du courant circulant dans le moteur 102 durant différentes étapes du fonctionnement du moteur. Par exemple, durant l'étape initiale de fonctionnement, la tension de référence Vf est fixée à une valeur élevée pour permettre la circulation d'un courant le suffisamment intense dans le moteur 102 afin d'obtenir un couple initial Fi élevé destiné à faire tourner le rotor du moteur. Une fois que le moteur 102 commence à tourner, le micrologiciel 110 fait générer une tension de référence Vf plus faible par le CNA 108, et donc un courant le moins intense, suffisant pour entretenir la rotation du moteur 102. Comme le moteur 102 ne tourne sous un courant le plus intense que durant la courte période de l'étape initiale de fonctionnement, la présente invention a un meilleur rendement énergétique que le circuit conventionnel de commande de moteur. En outre, comme le CNA 108 a une configuration à 8 bits qui fournit 256 niveaux de la tension de référence Vf, la présente invention peut ajuster d'une manière dynamique la tension de référence Vf selon différentes étapes de fonctionnement du moteur. Cela peut encore permettre une économie d'énergie substantielle et améliorer le rendement énergétique du circuit 100 de commande de moteur. En résultat, la présente invention ne requiert pas l'utilisation d'un puit de chaleur pour dissiper la chaleur générée par le moteur 102, utilisé par de nombreux circuits conventionnels de commande de moteur pour éviter un endommagement thermique du moteur et/ou du circuit de commande du moteur. Bien que des formes de réalisation spécifiques de l'invention aient été décrites dans la présente dans un but d'illustration, on appréciera d'après ce qui précède que des personnes compétentes dans l'art puisse apporter diverses modifications sans s'écarter de l'esprit et/ou de la portée de l'invention. Spécifiquement, le circuit de commutation peut être n'importe quel circuit de commutation courant dans l'industrie et approprié pour ajuster le aux valeurs d'intensité incluses dans l'intervalle de la présente invention. Le convertisseur numérique à analogique n'est pas non plus nécessaire. On pourrait le remplacer par une série de résistances réalisant la fonction d'un convertisseur numérique à analogique en courant faible. Le circuit amélioré de commande de moteur peut aussi être utilisé pour réguler des niveaux intensités dans d'autres composants électriques. Revendications 1. Circuit amélioré de commande de moteur couplé à un moteur externe, comprenant : un convertisseur numérique à analogique destiné à générer des niveaux sélectionnables d'une tension de référence à une sortie ; et un circuit d'attaque relié à la sortie dudit convertisseur numérique à analogique, ledit circuit d'attaque étant apte à recevoir la tension de référence du convertisseur numérique à analogique pour réguler un courant d'attaque circulant dans ledit circuit d'attaque et le moteur. 2. Circuit amélioré de commande de moteur selon la revendication 1, dans lequel ledit circuit d'attaque comprend : un circuit d'analyse, ledit circuit d'analyse étant apte à fournir une tension d'analyse ; un circuit comparateur relié audit convertisseur numérique à analogique et audit circuit d'analyse, ledit circuit comparateur étant apte à comparer la tension de référence et la tension d'analyse pour générer une tension de comparaison à une sortie ; et un circuit de commutation relié en série audit circuit d'analyse, ledit circuit de commutation étant en outre relié à la sortie dudit circuit comparateur, dans lequel la tension de comparaison impose au circuit de commutation de conduire ou non le courant d'attaque circulant dans ledit circuit de commutation et ledit circuit d'analyse. 3. Circuit amélioré de commande de moteur selon la revendication 2, dans lequel ledit circuit d'analyse comprend une résistance d'analyse montée en série entre ledit circuit de commutation et une borne de masse, ladite résistance d'analyse étant traversée par le courant d'attaque pour faire apparaître la tension d'analyse à appliquer au circuit comparateur. 4. Circuit amélioré de commande de moteur selon la revendication 2, dans lequel ledit circuit de commutation est relié en série au moteur ce qui permet au courant d'attaque de circuler du moteur audit circuit d'analyse en passant par ledit circuit de commutation, ledit circuit de commutation étant commandé par la tension de comparaison pour l'ouverture ou la fermeture dudit circuit de commutation. 5. Circuit amélioré de commande de moteur selon la revendication l, comprenant en outre un micrologiciel relié audit convertisseur numérique à analogique, ledit micrologiciel étant configuré pour envoyer des signaux de commande numériques audit convertisseur numérique à analogique en vue de générer la tension de référence. 6. Circuit amélioré de commande de moteur selon la revendication 1, dans lequel ledit convertisseur numérique à analogique est un convertisseur numérique à analogique à huit bits apte à fournir 256 niveaux de la tension de référence.