Brevet FR2816724A1 — publié le 20020517

La présente invention concerne un dispositif permettant un interfaçage rapide et facile entre un programmateur électronique et une commande de moteur électrique. Ce dispositif facilite la connexion et la communication d'une commande particulière de moteur électrique avec un programmateur électronique existant, habituellement conçu pour la commande d'un moteur universel par angle de phase. Le domaine principal d'utilisation de l'invention est celui des machines à laver le linge mais, de façon plus générale, l'invention peut s'appliquer dans tous domaines où le même type de programmation et de régulation est mis en oeuvre. Les programmateurs électroniques actuels ont été développés, entre autres, pour la commande par angle de phase d'un moteur électrique universel ou d'un moteur asynchrone monophasé d'appareil électroménager. Pour assurer leur fonction, ces programmateurs peuvent posséder : - tout ou partie des organes de puissance ; triac pour la régulation, un ou deux relais pour l'inversion du sens de rotation du moteur, un relais de sécurité ; un relais de changement de champs pour atteindre des vitesses plus élevées ; - un retour d'information tachymétrique pour la régulation de vitesse du moteur ; - un logiciel embarqué pour la commande du triac et des divers relais précités, ainsi que de la régulation nécessaire pour le bon fonctionnement de la machine concernée (précision des vitesses, minimisation des variations de vitesse, etc...) et pour les sécurités. Par ailleurs, depuis quelques temps, de nouveaux types de motorisations électriques ont fait leur apparition, telles que : moteurs asynchrones triphasés, moteurs synchrones à aimants permanents, moteurs à réluctance variable, moteurs de technologie mixte... Ces nouvelles motorisations nécessitent un contrôle plus complexe, donc des moyens de contrôle plus volumineux, ce qui oblige à avoir une carte électronique distincte de celle du programmateur, et dédiée à cette nouvelle exigence de contrôle du moteur. La communication entre le programmateur et la carte électronique de contrôle du moteur peut, dans ce cas, se faire actuellement par différents types de bus de communication : bus 12C, bus CAN, bus asynchrone, ou tout autre bus particulier au fabricant de l'équipement de commande ou au constructeur de la machine recevant cet équipement. Dans le cas de cette technique existante, l'interfaçage des deux cartes électroniques est très complexe et très long, ceci sous différents aspects : Premièrement, il est nécessaire de modifier de façon importante la carte électronique du programmateur, pour y incorporer des éléments électroniques utiles pour la communication. Cela suppose déjà que la carte électronique du programmateur puisse être modifiée. Par exemple, des sorties/entrées doivent être disponibles pour un bus de communication, car beaucoup de cartes électroniques de programmateurs n'ont pas été prévues, à l'origine, avec un bus de communication. Deuxièmement, la carte électronique de contrôle du moteur doit être adaptée à chaque programmateur électronique, suivant le bus de communication disponible ou suivant les possibilités des micro-contrôleurs utilisés. Troisièmement, l'adaptation nécessite aussi une modification dans les logiciels des deux cartes électroniques, pour y introduire un protocole de communication, les bons paramètres de régulation de vitesse du moteur, les vitesses correctes qui dépendent du rapport de transmission dans l'entraînement du tambour de la machine à laver. Ceci nécessite le développement d'un nouveau logiciel, et une nouvelle phase de tests. Plus particulièrement, les modifications de la carte électronique du programmateur se traduisent par le fait d'enlever de cette carte les modules qui ont trait à la régulation de la vitesse de rotation du moteur, pour les rajouter dans la carte additionnelle de contrôle du moteur. La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en fournissant une solution permettant de s'affranchir complètement ou en grande partie des problèmes d'interfaçage, la solution proposée étant ainsi simple, économique, flexible et beaucoup plus rapide à développer. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un dispositif d'interfaçage entre un programmateur électronique et une commande de moteur électrique, le programmateur électronique comprenant un microcontrôleur délivrant et/ou recevant des signaux de commande et de régulation du moteur adaptés à un type prédéterminé de moteur électrique, tel qu'un moteur universel, tandis que la commande du moteur électrique, d'un autre type, est constituée par une unité électronique incluant des moyens de mise en forme des signaux issus du micro-contrôleur du programmateur électronique, et/ou de mise en forme des signaux à diriger vers ce micro-contrôleur, de manière à adapter le programmateur électronique audit moteur électrique d'un autre type. Ainsi, l'idée inventive consiste à utiliser les signaux, habituellement disponibles sur la carte électronique d'un programmateur pour moteur électrique universel ou autre moteur électrique de type classique, pour contrôler ici une carte électronique de commande d'un moteur électrique d'une autre technologie. En particulier, le dispositif proposé peut utiliser un ou plusieurs parmi les signaux suivants, habituellement disponibles : signal de commande de triac, permettant de réguler le moteur ; signal de commande de relais d'inversion, utilisé pour l'inversion du sens de rotation du moteur ; signal de retour d'information en provenance soit d'un capteur de vitesse du moteur, soit d'un observateur de cette vitesse incorporé à l'unité électronique et en donnant une estimation sans capteur physique, ce signal étant ici mis en forme par les moyens incorporés à l'unité électronique de commande du moteur. Dans une forme de réalisation particulière du dispositif d'interfaçage objet de l'invention, celui-ci utilise de façon simultanée les trois signaux précités. Cette solution a l'avantage d'utiliser, avec un minimum de modifications, les possibilités offertes par les programmateurs électroniques actuels. Dans une autre forme de réalisation, le dispositif d'interfaçage objet de l'invention utilise, seulement, le signal de commande de triac et le signal de retour d'information de vitesse, le signal de commande de relais d'inversion n'étant pas exploité. Cette solution alternative, convenant à certaines applications, possède l'avantage économique de la suppression d'une connexion électrique par fil ou autre, mais elle nécessite des modifications au niveau du logiciel dans le programmateur, ces modifications restant toutefois très simples. Dans tous les cas, avec le dispositif d'interfaçage proposé par la présente invention, il n'est plus nécessaire d'ajouter un bus de communication spécifique sur la carte électronique du programmateur, puisque celle-ci possède déjà tous les éléments de contrôle nécessaires. De plus, il n'existe plus de limitation due au micro-contrôleur du programmateur. Les modifications matérielles à apporter se résument à la suppression de certains composants, tels que triac et relais, et à l'ajout d'un connecteur. Quant au logiciel de la carte électronique du programmateur, celui-ci peut rester inchangé, ou pratiquement inchangé selon la solution particulière retenue (voir ci-dessus), les fonctions de ce logiciel étant toujours les mêmes. Ceci représente un avantage très important, en comparaison avec la situation actuelle dans laquelle la tâche d'adaptation des logiciels est fastidieuse et coûteuse. Du côté de l'unité électronique de commande du moteur, également, il peut être fait utilisation d'un protocole disponible sur les commandes électroniques actuelles, et il n'y a pratiquement aucune modification à effectuer. Seule doit être prévue une modification ou adaptation de certaines données, telles que rapport de transmission, vitesses, information tachymétrique... Ces données peuvent être stockées dans une mémoire re-programmable, pour plus de flexibilité. Les modifications ou adaptations se limiteront, en fait, à des réglages rapides. Dans l'ensemble, la solution fournie par la présente invention permet d'utiliser des programmateurs électroniques existants, avec très peu de modifications matérielles, et pratiquement aucune modification au niveau du logiciel, pour la commande et le contrôle de moteurs électriques de technologies diverses, ce qui représente un atout considérable dans un contexte industriel et commercial où il convient de s'adapter rapidement aux nouveaux besoins. De plus, la solution objet de l'invention permet d'utiliser une unité électronique de commande de moteur électrique, facilement adaptable à tous les programmateurs électroniques existants, notamment ceux assurant le contrôle par angle de phase pour un moteur universel. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif d'interfaçage entre un programmateur électronique et une commande de moteur électrique : Figure 1 est un schéma de principe de la solution actuelle, adaptée à un moteur électrique universel ; Figure 2 est un schéma de principe de la solution objet de la présente invention. La figure 1 illustre t'état de la technique exposé plus haut. Le programmateur électronique, désigné dans son ensemble par le repère 2, possède une carte électronique 3 qui comporte un micro-contrôleur 4, un triac 5 et un relais 6 d'inversion de sens de rotation, le micro-contrôleur 4 possédant deux sorties 7 et 8 dirigées respectivement vers le triac 5 et vers le relais 6. Comme le symbolise la flèche 9, ces derniers commandent un moteur électrique universel 10, ou moteur à collecteur ou série . Un capteur de vitesse 11, associé au moteur 10 ou à un élément entraîné en rotation par ce moteur, fournit en 12 un signal de retour d'information tachymétrique. La carte électronique 3 du programmateur 2 comporte encore un élément 13 de mise en forme du signal de retour d'information tachymétrique, cet élément 13 étant relié à une entrée 14 du microcontrôleur 4. La figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux précédemment décrits sont désignés par les mêmes repères numériques, indique dans son principe la solution proposée par la présente invention. Le programmateur électronique 2 possède, ici encore, une carte électronique 3 qui comporte un micro-contrôleur 4. Par contre, sont ici supprimés sur la carte 3 le triac, le relais d'inversion et l'élément de mise en forme du signal de retour d'information tachymétrique. Cependant, sont ici conservées les sorties 7 et 8 du micro-contrôleur 4, correspondant respectivement au triac et au relais d'inversion, ainsi que l'entrée 14 de ce micro-contrôleur 4, pour le signal de retour tachymétrique. A la carte électronique 3 du programmateur est ici associée une carte électronique 15 de commande/contrôle du moteur électrique 10, qui est un moteur d'une technologie particulière, tel que moteur asynchrone triphasé, moteur synchrone à aimants permanents ou moteur à réluctance variable. Les sorties 7 et 8 du micro-contrôleur 4 relient ce dernier directement à des entrées de la carte électronique 15, et une sortie de cette carte électronique 15 est reliée directement à l'entrée 14 du microcontrôleur 4. D'une façon générale, la carte électronique 15 permet d'adapter les signaux issus du micro-contrôleur 4, ou à transmettre vers ce micro-contrôleur 4, aux spécificités du moteur électrique 10, en effectuant une mise en forme des signaux de manière à simuler le fonctionnement des triacs, relais d'inversion, etc... De façon plus détaillée, dans l'exemple de réalisation illustré, la sortie 7 de micro-contrôleur 4 relie ce dernier à un module 16 de la carte électronique 15, auquel elle envoie le signal 51 habituellement destiné à la commande du triac (pour la commande d'un moteur universel par angle de phase). Ce signal S1 sert ici à assigner une vitesse au moteur 10. Le module 16 de la carte électronique 15 interprète le signal S1, en l'adaptant au moteur 10. A titre d'exemple, la carte 15 peut être constituée par un micro-contrôleur, un processeur de signal numérique, un circuit intégré spécifique à cette application, etc... La sortie 8 du micro-contrôleur 4 du programmateur électronique 2, qui émet le signal S2 habituellement destiné à la commande de relais d'inversion, aboutit à un autre module 17 de la carte électronique 15, l'ensemble constituant une liaison qui donne l'ordre correspondant au sens de rotation du moteur 10, et qui interprète cet ordre de façon à émettre une commande adaptée à ce moteur 10. La carte électronique 15 comporte encore un module 18 relié à l'entrée 14 du micro-contrôleur 4, et servant à transmettre à ce microcontrôleur 4 un signal S3 représentant l'information de vitesse réelle du moteur 10, ou une vitesse"estimée"au moyen d'un observateur constitué d'algorithmes logiciels. Le module 18 réalise une mise en forme du signal de vitesse telle que le micro-contrôleur 4 du programmateur 2 croit recevoir l'information de vitesse d'un moteur universel, pour lequel il a été conçu. Dans une variante non illustrée, la liaison constituée par la sortie 8 du micro-contrôleur 4 et par le module 17 peut être supprimée, ce qui signifie que le signal, donnant l'ordre d'inversion de sens de rotation du moteur 10, n'est pas exploité. La suppression de cette liaison nécessite une modification du logiciel intégré dans la carte électronique 3 du programmateur 2. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la carte électronique 3 du programmateur 2 et la carte électronique 15 de commande/contrôle du moteur électrique 10 sont deux cartes électroniques séparées, convenablement connectées l'une à l'autre. Dans une variante fonctionnellement équivalente, les fonctions des deux cartes 3 et 15 sont regroupées sur une seule et même carte électronique, ce qui implique des modifications constructives mais permet de conserver les mêmes logiciels. Le dispositif, précédemment décrit, est notamment applicable à une machine à laver le linge, avec programmateur électronique, pour la commande du moteur électrique d'entraînement en rotation du tambour de cette machine à laver. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif d'interfaçage entre un programmateur électronique et une commande de moteur électrique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que t'en ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention : en utilisant tous types de composants électroniques pour la réalisation des fonctions du dispositif ; - en exploitant des signaux plus ou moins nombreux, transmis entre le programmateur électronique et la commande du moteur électrique ; en appliquant le dispositif à la commande programmée de moteurs électriques de tous types ; en destinant le dispositif à tous genres d'appareils et de machines avec programmateur électronique ou hybride (c'est- à-dire combinant des éléments électroniques et mécaniques). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'interfaçage entre un programmateur électronique et une commande de moteur électrique, caractérisé en ce que le programmateur électronique (2) comprend un micro-contrôleur (4) délivrant et/ou recevant des signaux (S1, S2, S3) de commande et de régulation du moteur (10), adaptés à un type prédéterminé de moteur électrique, tel qu'un moteur universel, tandis que la commande du moteur électrique (10), d'un autre type, est constituée par une unité électronique (15) incluant des moyens (16,17, 18) de mise en forme des signaux (S1, S2) issus du microcontrôleur (4) du programmateur électronique (2), et/ou de mise en forme des signaux (S3) à diriger vers ce micro-contrôleur (4), de manière à adapter le programmateur électronique (2) audit moteur électrique (10) d'un autre type. 2. Dispositif d'interfaçage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un ou plusieurs parmi les signaux suivants : -signal (S1) de commande de triac, permettant de réguler le moteur (10) ; -signal (S2) de commande de relais d'inversion, utilisé pour l'inversion du sens de rotation du moteur (10) ; -signal (S3) de retour d'information en provenance soit d'un capteur de vitesse du moteur (10), soit d'un observateur de cette vitesse incorporé à l'unité électronique (15) et en donnant une estimation sans capteur physique, ce signal étant mis en forme par les moyens (18) incorporés à l'unité électronique (15) de commande du moteur (10). 3. Dispositif d'interfaçage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il utilise de façon simultanée les trois signaux (S1, S2, S3) précités. 4. Dispositif d'interfaçage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il utilise, seulement, le signal (S1) de commande de triac, et le signal (S3) de retour d'information de vitesse du moteur (10), le signal de commande de relais d'inversion n'étant pas exploité. 5. Dispositif d'interfaçage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une machine à laver le linge, avec programmateur électronique (2) pour la commande du moteur électrique (10) d'entraînement en rotation du tambour de cette machine à laver.