Brevet FR2871308A1 — publié le 20051209

Domaine de l'invention La présente invention concerne un multivibrateur comportant un montage en série formé d'une première résistance et d'un premier condensateur définissant une première durée de commutation et un se- Gond circuit série formé d'une seconde résistance et d'un second condensateur définissant une seconde durée de commutation. L'invention concerne également un outillage électroportatif, notamment un outil électroportatif à batterie comprenant un moteur électrique. L'invention concerne également l'utilisation d'un multivibrateur et un procédé de réglage variable d'une première et d'une seconde durée de commutation par un multivibrateur. Etat de la technique Les multivibrateurs tels que définis ci-dessus sont connus en soit. Un tel circuit est par exemple décrit dans l'ouvrage Halbeleiter-Schaltungstechnik , U. Tietze et Ch. Schenk, Sème édition, Berlin, chapitre 8.2.3, pages 173 - 174. L'élément caractéristique d'un multivibrateur est de basculer en permanence entre deux états une fois lancé. Le multivibrateur connu a toutefois l'inconvénient de fixer les durées de commuta- tion par le dimensionnement du circuit et de ne permettre aucune modification ultérieure. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un multivibrateur du type défini ci-dessus, caractérisé par un potentiomètre ayant un curseur qui réalise une première plage partielle de résistance et une seconde plage partielle de résistance du potentiomètre, dont la première plage de résistance forme la première résistance dont la seconde plage de résistance forme la seconde résistance. Ainsi le circuit selon l'invention permet de modifier les du-30 rées de commutation même après la réalisation du circuit et en particulier pendant son fonctionnement. La première durée de commutation du circuit du multivi- brateur est donnée par la formule suivante: t1 R1 É C1 É In 2; la se- conde durée de commutation est donnée par la formule suivante: t2 R2 É C2 É In 2. Dans ces formules, les variables représentent la première ré- sistance R1, le premier condensateur Cl, la seconde résistance R2 et le second condensateur C2. Les équations montrent que pour des capacités prises par hypothèse essentiellement comme constante pour les conden- sateurs, une augmentation d'une valeur de résistance produit une variation proportionnelle de la durée de commutation correspondante. Cela signifie qu'une réduction de la valeur de la résistance réduit la durée de commutation et une augmentation de la résistance produit une augmentation de la durée de commutation. Les durées de commutation du multivibrateur peuvent ainsi être modifiées de manière simple. Du fait du principe de construction d'un potentiomètre, on a une dépendance entre les valeurs de la résistance de la première plage partielle de résistance et de la seconde plage partielle de résistance; en effet, le mouvement du curseur augmentant la résistance de la première plage partielle de résistance se traduit directement par une réduction de la résistance de la seconde plage partielle. De même une réduction de la va-leur de la résistance de la première plage partielle de résistance se traduit par une augmentation de la valeur correspondante de la seconde plage partielle de résistance. De façon générale, on retiendra qu'une variation de la va-leur de l'une des plages de résistance se traduit inversement par une variation opposée de l'autre plage partielle de résistance. Des explications données ci-dessus font que le réglage du curseur du potentiomètre se répercute directement sur les temps de commutation t1, t2; une augmentation de l'un des temps de commutation se traduit par une réduction de l'autre temps de commutation et inverse-ment. Cela permet de modifier simplement et rapidement le rapport entre la première et la seconde durée de commutation (rapport de travail) et on peut ainsi pour un dimensionnement approprié des composants, réaliser une plage très étendue de rapport de travail réglable. En outre à l'aide des dimensionnements choisis de manière appropriée des composants on aura des effets particuliers du multivibrateur. Ainsi il est possible en utilisant un potentiomètre linéaire et deux condensateurs avec des capacités éga- les, de faire varier les différentes durées de commutation tout en laissant constante la somme des durées de commutation. De façon avantageuse, la première résistance comporte une troisième résistance installée en aval et en série de la première plage partielle de résistance et/ou la seconde résistance comporte une quatrième résistance installée en série et en aval de la seconde plage partielle de résistance. Cela permet d'ajouter à la première résistance et/ou à la seconde résistance, une composante de résistance constante, propre. Selon un développement avantageux, la première résistance et la seconde résistance ont une cinquième résistance en série avec le potentiomètre. La première et la seconde résistances sont ainsi influencées de la même manière par cette résistance supplémentaire. Selon un développement avantageux de l'invention, le multivibrateur comporte au moins deux éléments de commutation dont les états de commutation définissent l'état de fonctionnement du multivibrateur, une première ligne de couplage transversale étant prévue entre la seconde résistance et une borne de commande d'un premier élément de commutation ou première diode et/ou une seconde ligne de couplage transversale est prévue entre la première résistance et une borne de commande d'un second élément de commutation correspondant à une seconde diode. Il est avantageux que le premier élément de commutation soit un premier transistor et que le second élément de commutation soit un second transistor et que le branchement respectif de commande soit la base de chacun des transistors. Cela permet une réalisation particulière-ment économique du circuit et grâce aux diodes évoquées ci-dessus, le circuit peut fonctionner avec des tensions supérieures à 10 V. De manière avantageuse, le multivibrateur est un montage à deux transistors avec un étage de sortie faiblement ohmique. Le circuit proposé peut ainsi être conçu de manière très économique pour des courants et une tension faibles car il fournit un signal faiblement énergétique. Ce signal peut être appliqué par l'étage de sortie par exemple à la porte d'un transistor de puissance de sorte que pour une puissance plus élevée comme par exemple celle nécessaire au fonctionnement d'un moteur électrique, cette puissance passera uniquement par le transistor de puissance. L'invention concerne en outre un outillage électroportatif notamment un outillage électroportatif à accumulateur (ou outillage à batterie) équipé d'un moteur électrique. Il est connu de commander le moteur électrique par un circuit de modulation à largeur d'impulsion pour régler la vitesse de rotation ou le couple de l'outillage électroportatif ou de façon générale la puissance fournie au moteur électrique pour le corn- mander ou le réguler. Comme circuit de modulation de largeur d'impulsion on utilise habituellement des circuits amplificateurs opérationnels double ou des circuits comportant un composant temporisé. De tels circuits sont toutefois relativement coûteux. Selon l'invention, la puissance fournie à un moteur électrique est influencée à l'aide d'un multivibrateur comme celui décrit ci-dessus. Un tel outil électroportatif permet une production économique. Il est également possible de relier le régulateur de vitesse de rotation du potentiomètre à un élément de commande accessible à l'opérateur de l'outillage électroportatif, d'une manière directe ou indirecte de sorte que l'état de fonctionnement réglé par l'utilisateur à l'aide de l'élément de commande de l'outil agit de manière plus simple sur le multivibrateur. L'invention concerne en outre l'utilisation du multivibrateur en particulier du multivibrateur décrit ci-dessus, pour générer ainsi un signal à modulation de largeur d'impulsion qui commande le moteur électrique d'un outillage électroportatif. Comme la sortie du multivibrateur présente deux niveaux qui trouvent leur correspondance dans les deux niveaux d'un signal rectangulaire à modulation de largeur d'impulsion, et que le rapport de mélange entre les deux niveaux se règle, le multivibrateur peut également servir avantageusement à commander le moteur électrique d'un outil électroportatif. En principe, il est possible d'appliquer la puissance fournie par le moteur électrique directement au multivibrateur ou par le multivibrateur comme générateur de signal commandant le transistor de puissance fournissant la puissance au moteur électrique. Du point de vue pratique et économique, cette dernière solution est choisie en générale de manière préférentielle. L'invention concerne également un procédé de réglage variable d'une première et d'une seconde durées de commutation d'un mul- tivibrateur notamment d'un multivibrateur tel que décrit ci-dessus comportant un premier montage en série définissant une première durée de commutation, ce premier montage étant formé d'une première résistance et d'un premier condensateur, ainsi qu'un second montage en série définissant une seconde durée de commutation, ce second montage étant formé d'une seconde résistance et d'un second condensateur, la première et la seconde résistances étant réglées de manière variable suivant l'état de fonctionnement souhaité, et une augmentation de la première ou de la seconde résistance se traduisant directement par une réduction de l'autre résistance, alors qu'une réduction de la première et de la seconde résistances se traduit directement par une augmentation de l'autre résistance respective. Dans le cas d'un signal à modulation de largeur d'impulsion, la fréquence fondamentale reste essentiellement constante même si l'on modifie le rapport de travail. Le procédé selon l'invention réalise cela d'une manière simple en ce qu'une augmentation de la première ou de la seconde résistance et ainsi de la première et de la seconde durée de commutation, se traduit directement par une réduction de l'autre résistance et ainsi de chaque autre durée de commutation. En cas de dimensionnement approprié des composants définissant les paramètres du procédé, la somme des durées de commutation (de façon analogue à la fréquence fondamentale) reste essentiellement constante si le rapport de travail change ou du moins ne se déplace que dans une largeur de bande définie. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés: - la figure 1 montre un multivibrateur; - la figure 2 montre un outillage électroportatif. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un multivibrateur 1 comprenant les éléments de base suivants dont la relation fonctionnelle est connue de manière générale selon l'état de la technique et ne nécessitent pas de description plus détaillée: une première résistance R1, une deuxième résistance R2, un premier condensateur Cl, un second condensateur C2, un premier élément de commutation V1 (ici un transistor t 1), un second élément de commutation V2 (ici un transistor T2), une première ligne de couplage transversale 10, une seconde ligne de couplage transversale 12, et des résistances R6, R7. Comme cela apparaît à la figure, le multivibrateur 1 est relié à une tension d'alimentation VCC et à un potentiel de base GMD. Alors que dans un multivibrateur connu, la première résistance R1 et la seconde résistance R2 sont en général des composants dis- crets, dans le cas des résistances évoquées ci-dessus, c'est-à-dire de la combinaison de plusieurs éléments, le curseur du potentiomètre P définit une première plage partielle de résistance RP1 et une seconde plage partielle de résistance RP2: R1 = 2 É R5 + RP1 + R3 R2 = 2 É R5 + RP2 + R4 On obtient ainsi les durées de commutation suivantes: tl(2ÉR5+RP1+R3) ÉC1 ÉIn2 t2(2ÉR5+RP2+R4)ÉC2ÉIn2 Il apparaît ainsi clairement que la première durée de commutation t 1, et la seconde durée de commutation T2 dépendent de la va-leur des plages partielles de résistance RP1, RP2 définies par la position du curseur du potentiomètre P. Les plages partielles de résistance RP1, RP2 dépendent l'une de l'autre de façon qu'une modification de la valeur d'une plage partielle de résistance RP1, RP2 se traduit par une modification en sens opposé de la valeur de la résistance de l'autre plage partielle de résistance RP1, RP2. Pour les durées de commutation Ti, T2 cela signifie que la réduction de l'une des durées de commutation Ti, T2 se traduit par une augmentation de l'autre durée de commutation Tl, T2 et inversement. Il est à remarquer que la première ligne de couplage transversale 10 comporte une première diode D 1 et la seconde ligne de cou-plage transversale 12 comporte une seconde diode D2. Cela permet de faire fonctionner le circuit multivibrateur 1 également avec des tensions d'alimentation VCC supérieures à 100 V. Dans le cas du multivibrateur tel que représenté, on ne prend pas directement la tension collecteur/ émetteur du second transistor T2. En revanche, on a un étage de sortie 16 faiblement ohmique réalisé sous la forme d'un montage à double transistor 14 composé d'un transis- tor T3 de type npn et d'un transistor T4 de type pnp; ces transistors sont réunis par leur émetteur au noeud 18. La sortie de signal OUT est reliée au noeud 18. Cette sortie de signal permet la suite du traitement du signal généré par le multivibrateur 1. Le signal de sortie peut par exemple être appliqué à la porte d'un transistor de puissance non représenté ; le tran- sistor de puissance est lui-même branché en série sur un moteur électrique et du fait du signal à largeur d'impulsion modulée, la porte commande la puissance alimentant le moteur électrique. Suivant le dimensionnement des composants en particulier des résistances R3, R4, R5 on pourra régler les rapports de travail compris entre 0 et 100 %. Mais il est également possible de limiter de manière précise la plage des rapports de travail possible, par exemple à une plage comprise entre 5 % et 40 %. La figure 2 montre un outillage électroportatif ou outil électrique à main 20 équipé d'un moteur électrique 22 alimenté par un accu- mulateur 24 et entraînant un mandrin porte-outil 26. La puissance four- nie au moteur électrique 22 est réglée par l'utilisateur à l'aide de l'élément de commande 28. Une crémaillère non représentée transmet l'actionnement de l'élément de commande 28 au curseur du potentiomètre P2; ainsi l'actionnement de l'élément de commande 28 modifie la position du curseur du potentiomètre P. La ligne de liaison 30 indique que le potentiomètre P comme représenté à la figure 1 est intégré fonctionnellement dans un circuit multivibrateur 1. Le circuit multivibrateur ou multivibrateur 1 de cet exemple de réalisation comporte en outre un transistor de puissance non représenté, commandé par un signal à largeur d'impulsion modulée, généré par le multivibrateur 1 et commandant la puissance que l'accumulateur fournit au moteur électrique 22. L'utilisateur peut ainsi régler la vitesse de rotation souhaitée ou le couple souhaité pour l'outillage électroportatif 20. REVENDICATIONS 1 ) Multivibrateur (1) comportant un montage en série formé d'une première résistance (R 1) et d'un premier condensateur (Cl) définissant une première durée de commutation (Tl) et un second circuit série formé d'une seconde résistance (R2) et d'un second condensateur (C2) définissant une seconde durée de commutation (T2), caractérisé par un potentiomètre (P) ayant un curseur qui réalise une première plage partielle de résistance (RP1) et une seconde plage partielle de résistance (RP2) 10 du potentiomètre (P), dont la première plage de résistance (RP 1) forme la première résistance (R 1) dont la seconde plage de résistance (RP2) forme la seconde résistance (R2). 2 ) Multivibrateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première résistance (R1) comporte une troisième résistance (R3) en série après la première plage partielle de résistance (R 1) et/ou la seconde résistance (R2) comporte une quatrième résistance (R4) en série après la seconde plage partielle de résistance (RP2). 3 ) Multivibrateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première résistance (R1) et la seconde résistance (R2) ont une cinquième résistance (R5) en série en amont du potentiomètre (P). 4 ) Multivibrateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte au moins deux éléments de commutation (V1, V2) dont les états de commutation définissent l'état de fonctionnement du multivibra- teur (1), et une première ligne de couplage transversale (10) prévue entre la seconde résistance (R2) et une borne de commande (S 1) du premier élément de commutation (V 1) comporte une première diode (D 1), et/ou une seconde ligne de couplage transversale (12) entre la première résistance (R1) et une borne de commande (S2) d'un second élément de corn- mutation (V2) comporte une seconde diode (D2). 5 ) Multivibrateur (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier élément de commutation (V 1) est un premier transistor (Tl) et le second élément de commutation (V2) est un second transistor (T2), et la borne de commande respective (Si, S2) est la base (B1, B2) des transistors (Ti, T2). 6 ) Multivibrateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est réalisé sous la forme d'un montage de transistor double (14) avec un étage de sortie (16) faiblement ohmique. 7 ) Outil électroportatif (20), notamment outil électroportatif à batterie comprenant un moteur électrique (22), caractérisé par un multivibrateur (1) selon l'une des revendications 1 à 6 précédentes 15 pour influencer la puissance fournie au moteur électrique (22). 8 ) Application d'un multivibrateur (1) notamment selon l'une des revendications 1 à 6, pour générer un signal à modulation de largeur d'impulsion commandant le moteur électrique (22) d'un outil électroportatif (20). 9 ) Procédé de réglage variable d'une première et d'une seconde durée de commutation (Tl, T2) d'un multivibrateur (1) notamment selon l'une des revendications 1 à 6, ayant un montage en série définissant le premier temps de commutation (Tl) et comprenant une première résistance (R 1) et un premier condensateur (C 1), ainsi qu'un second montage en série définissant le second temps de commutation (T2) et comprenant une seconde résistance (R2) et un second condensateur (C2), caractérisé en ce que la première et la seconde résistances (R1, R2) sont réglées de manière va-30 riable suivant l'état de fonctionnement souhaité, une augmentation de la première ou de la seconde résistance (R1, R2) produit directement la réduction de l'autre résistance respective (R1, R2), et une réduction de la première ou de la seconde résistance (R1, R2) pro-duit directement une augmentation de l'autre résistance (R1, R2).