Brevet FR2844649A1 — publié le 20040319

Procédé et dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique commandé cadencé L'invention se rapporte à un procédé et un dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique commandé cadencé. Pour déterminer la vitesse de rotation d'une machine électrique dans le but de régler la vitesse de rotation de celle-ci, on connaît des capteurs magnétiques ou optiques qui sont 10 fixés sur l'arbre de la machine balayés par des capteurs magnétiques ou optiques correspondants sur le boîtier du stator. De tels dispositifs causent cependant souvent des cots relativement élevés. Pour des machines électriques alimentées par une tension commandée par des largeurs 1 5 d'impulsions (PWM), c'est-à-dire alimentées de façon cadencée, on connaît une méthode plus simple et moins chère dans laquelle on mesure pendant les phases commandées, la tension produite par le générateur, cette tension étant proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur. La tension n'est pas une mesure très exacte pour la vitesse de rotation de sorte que le procédé n'est pas adapté pour un réglage précis. On connaît du document DE 32 26 614 AI, la manière de détecter l'ondulation du courant pour la disposition de circuit destiné à sortir et rentrer une antenne auto. Si la 25 fréquence de l'ondulation diminue fortement et devient nulle, c'est un signal que la vitesse de rotation du moteur est allée vers zéro, c'est-à-dire, que l'antenne a atteint une butée. La vitesse de rotation du moteur d'entraînement n'est dans ce cas pas réglée; l'information obtenue permet simplement de savoir si le moteur d'entraînement tourne ou s'arrête. La solution n'est donc pas adaptée pour des moteurs commandés cadencés. 30 On connaît de par le brevet US 5, 664 047, une solution dans laquelle l'ondulation (ondulation de courant) en courant d'un moteur électrique réglé par les largeurs d'impulsions ( PWM) doit être utilisée pour déterminer la vitesse de rotation. La prise de mesure est par contre rendue difficile par le changement permanent entre la phase réglée et non réglée du moteur. Plus les impulsions de courant sont courtes, ce qui dépend de la fréquence de cadence choisie, de la vitesse de rotation de consigne et de la charge du moteur, plus le signal de mesure est incertain, ce qui peut conduire à des fausses commandes et donc à des variations de la vitesse de rotation. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif conforme à l'invention présentent par rapport à l'état de la technique l'avantage que la vitesse de rotation d'une machine électrique commandée de façon cadencée peut être déterminée facilement de manière 10 précise, à un cot avantageux. Le moteur selon la présente invention est alors complètement commandé à des intervalles de temps à déterminer pendant une durée précise par l'élément de commutation prévu pour la synchronisation et la fréquence de l'ondulation du courant, 1 5 qui est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur (ondulation de courant = amplitude de la partie de tension alternative dans le courant), est mesurée pendant cette durée. Dans le cas de moteurs sur lesquels on applique seulement un petit couple de charge il 20 existe peu de changement de la vitesse de rotation. Le procédé a l'avantage de permettre pendant la durée de mesure d'évaluer toujours assez d'ondulation de courant pour déterminer la vitesse de rotation après l'intervalle de temps à déterminer. Des tensions rectangulaires peuvent être formées du nombre des ondulations de courant pendant la phase de mesure à l'aide d'un circuit électronique, lesquelles tensions correspondent 25 aux commutations sur le collecteur du moteur. L'intervalle de temps entre les flancs de ce signal rectangulaire est une mesure pour la vitesse de rotation du moteur. Dans le cas d'un commutateur très sollicité, il peut s'avérer utile d'utiliser à la place les intervalles entre les points médians des flancs montant et descendant pour réaliser les mesures. L'intervalle de temps et la durée de mesure ne doivent pas être constant. Ils peuvent être variable en fonction de la tension d'alimentation, de la température et I ou du couple de charge. Un dispositif correspondant prévoit un moteur avec un élément de commutation placé en amont, comme par exemple, un transistor, un circuit de commande pour l'élément de commutation, un contact de tension via l'élément de commutation, un amplificateur, un filtre et un circuit d'évaluation placés en aval. L'intervalle de temps et la durée de 5 mesure sont stockés dans le circuit d'évaluation. Après l'écoulement de l'intervalle de temps, la commande du moteur est entièrement amplifiée et le circuit d'évaluation reçoit éventuellement une impulsion de démarrage. L'impulsion de démarrage n'est pas absolument nécessaire, mais réduit cependant la durée de mesure nécessaire. La partie de tension continue dans la tension de mesure est enlevée par filtrage. Dans le circuit 10 d'évaluation, on détermine pendant l'intervalle de temps qui s'écoule à cet instant, la fréquence de la partie de tension alternative dans le courant du moteur qui est proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur, par exemple, en ce que la tension alternative filtrée est décomposée au moyen d'un comparateur en impulsions de tension rectangulaire, dont les intervalles de flanc (à chaque fois, les flancs montant ou les 15 flancs descendant) ou leurs intervalles entre les points médians sont mesurés. L'évaluation peut se dérouler, par exemple, dans un microprocesseur. L'invention sera décrite plus en détail dans ce qui suit dans un exemple de réalisation à l'aide des dessins associés. Ils montrent: Figure 1 un circuit de principe du dispositif conforme à l'invention; Figure 2 l'insertion de la durée de mesure dans les impulsions de commande du moteur; Figure 3 la tension sur l'élément de commutation et Figure 4 et 5 des variantes pour l'évaluation du signal de mesure. La figure 1 montre une représentation du circuit de principe de la disposition, par 30 exemple, pour un entraînement de pompe dans un véhicule automobile. Un moteur M est commandé par un élément de commutation 1, par exemple, un transistor, au moyen d'un circuit de commande 2 modulé en largeur d'impulsion. Une vitesse de rotation n réduite dudit moteur M par rapport à la vitesse du moteur commandé de manière permanente en courant résulte du rapport entre la phase de mise en service et la phase de mise hors service M. Pour des raisons de réseau de bord, la fréquence de synchronisation doit avoir au moins une fréquence fo, par exemple de 50 Hz. Des oscillations à fréquences plus élevées apparaissent, en raison de la commutation du 5 courant, dans le courant du moteur I moteur (ondulation de courant) pendant la phase de commande sur le collecteur du moteur; la fréquence desdites oscillations étant proportionnelle à la vitesse de rotation n du moteur M. La durée d'une seule ondulation de courant dépend du nombre des paires de pôles et de la vitesse de rotation du moteur M. Conformément au procédé de l'invention, le moteur M est entièrement commandé après l'écoulement d'un intervalle de temps Ti, par exemple 100 ms, par le circuit de commande 2 pour un temps donné, la durée de temps T2 (voir figure 2). La durée de temps T2 doit être choisie suffisamment grande, par exemple de 20 ms, pour que la 15 vitesse de rotation n à partir de plusieurs ondulations de courant puisse être déterminées de manière sre. Ceci intervient après le passage de la tension mesurée U, sur l'élément de commutation 1, de filtres passe bas 3 et 4, l'amplification dans un amplificateur 5 et une filtration ultérieure dans un filtre passe-haut 6 au moyen d'un comparateur 7. La vitesse de rotation n du moteur M est seulement modifiée de façon insignifiante. La 20 brève commande complète n'est que peu perceptible dans le bruit du moteur. La valeur de seuil pour le comparateur 7 est ainsi obtenue à partir du signal utile après la filtration dans un filtre passe bas 8. La figure 3 montre la courbe du signal de la tension proportionnelle au courant U, par 25 l'élément de commutation 1. Pendant la durée de temps T2, les commutations se forment distinctement en tant que signal de tension alternative. La tension alternative filtrée est transformable dans des tensions rectangulaire U2. L'intervalle de temps entre les flancs du signal rectangulaire est alors une mesure pour la vitesse de rotation n du moteur M. Comme le montre la figure 4, les intervalles de temps tn séparant les flancs montant ou les intervalles de temps tm séparant les flancs descendant du signal rectangulaire peuvent être utilisés. Les intervalles tk séparant les points médians des flancs montant et descendant peuvent également être utilisés pour l'évaluation, comme cela est représenté sur la figure 5. Grâce à la détection plus précise de la vitesse réelle de rotation, le moteur peut être réglé 5 plus précisément, ce qui a par exemple une influence directe sur le bruit du moteur dans l'exemple d'utilisation décrit, en tant qu'entraînement de pompe. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer une vitesse de rotation d'un moteur électrique commandé 5 cadencé, caractérisé en ce que le moteur (M) est entièrement commandé à des intervalles de temps (T) à déterminer pour une durée de mesure (T2) définie pour l'élément de commutation (1) prévu pour la synchronisation et en ce qu'on mesure pendant ce temps la fréquence de l'ondulation d'un courant proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur (n). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tension mesurée, proportionnelle au courant, est transformée après le filtrage de la partie de courant continue en une tension rectangulaire (U2). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour déterminer la fréquence de la tension rectangulaire (U2), on détermine les intervalles (tn, tm) situés entre les flancs montants et les flancs descendant des impulsions de courant rectangulaire. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour déterminer la fréquence 20 de la tension rectangulaire (U2), on détermine les intervalles (tk) situés entre les points médians des impulsions de tension rectangulaire. 5. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les intervalles de temps (TI) et / ou les durées de mesure (T2) sont maintenues variables comme une fonction de la tension d'alimentation, de la température et / ou 25 du dernier couple résistant. 6. Dispositif pour mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique commandé cadencé, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure de tension proportionnel au courant est disposé sur l'élément de commutation (1), lequel dispositif est disposé 30 en aval par rapport à un amplificateur (5), à un filtre (3, 4, 6) et à un circuit d'évaluation pour déterminer la fréquence de l'ondulation du courant circulant dans une phase de mesure dans laquelle le moteur (M) est complètement commandé. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'évaluation comprend un comparateur (7) pour transformer la partie de tension alternative de la tension proportionnelle au courant en des impulsions de tension rectangulaire.