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"COMMANDE ELECTRONIQUE DE MOTEURS"
L'invention concerne la commande électronique de moteurs à courant continu et plus particulièrement, mais non exclusivement ceux qui doivent fréquemment et rapidement être démarres et arrêtes dans les deux sens de marche, par exemple tous les un, deux ou trois tours pour actionner des mécani- axes tels que des arbres à came de graduateurs par exemple.
Elle a pour objet une commande électronique pour un moteur à courant continu dont le principe de fonctionnement sera auccintement rappelé en se reportant à la figure 1 du dessin annexé.
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Comme on le voit sur cette figure, ce moteur du type shunt, comporte un induit 9 et deux Inducteurs 2A et 2B; le sens de rotation de l'Induit 9 est déterminé par le choix de l'un de ces inducteurs; ce sens de rotation est celui de la flèche f ou est Inverse de celui de cette flèche suivant que l'on ferme les interrupteurs 4 et 6 ou 6 et 7; la ferme- ture d'un interrupteur 5 inséré dans le circuit induit 9 étant subordonnée dans les deux cas à l'établissement d'un flux inducteur de manière à ne démarrer et freiner l'induit 9 que dans les meilleures conditions de couple.
Pour arrêter rapidement l'induit 9, on ouvre l'in- terrupteur 6 ce qui a pour effet de produire un intense cou- rant de freinage dans cet induit et dans l'inducteur en ser- vice.
On conçoit que les moteurs du type décrit, exigent pour fonctionner correctement dans les conditions envisagées c'est-à-dire pas à pas par exemple, un appareillage de con- trôle préaentant une endurance exceptionnelle alliée à une grande sécurité de marche et une haute précision de manoeuvre.
Ces différentes qualités peuvent être obtenues, d'après l'expérience de la Société demanderesse notamment dans le domaine des équipements à arbre à cames, au moyen de con- tacteurs de commande actionnés électromagn6tiquement ou méca- niquement, mais cette solution n'en présente pas moins un sou- ci d'entretien que la commande électronique, objet de l'inven- tion, élimine de par son principe, tout en permettant d'at- teindre une précision de manoeuvre au moins équivalente.
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Conformément à cette invention dûe à Mr. MEHTA
Robert, un moteur du type décrit ci-dessus est essentielle- ment contrôle au moyen de 4 redresseurs commandés dont l'un est disposé sur le circuit induit dans un montage antiparal- lèle avec une diode redresseuse, deux autres sur les circuits inducteurs et le 4ème sur le circuit commun; la mise en mar- che du moteur ainsi contrôlé est obtenu au moyen d'impulsions ' de tension qui sont délivrées aux électrodes de commande des redresseurs du circuit commun et de l'un des circuits induc- teurs par des circuits logiques, lorsque les conditions de démarrage sont simultanément satisfaites, et à l'électrode de commande du redresseur du circuit induit par un transis- tor unijonction sensible au courant inducteur;
le freinage et l'arrêt du dit moteur sont obtenus en portant l'anode du redresseur du circuit principal à un potentiel négatif par rapport à sa cathode, ce résultat étant atteint en déchar- geant un condensateur normalement chargé à travers une ré- sistance, au moyen d'un redresseur commandé auxiliaire dont l'électrode de commande est soumise à des Impulsions d'al- lumage provoquées par un capteur de position électromagné- tique.
Le dispositif de commande électronique défini brièvement ci-dessus sera maintenant décrit plus en détails en considérant un exemple de réalisation avec moteur action- nant un graduateur à arbre à canes par exemple, à raison de un tour de moteur par cran du graduateur et de manière à obtenir les conditions de fonctionnement suivantes :
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- Progression continue - Progression cran par cran - Régression continue - Régression deux crans par deux crans
Le fonctionnement du dispositif considère à titre d'exemple sera expliqué en se reportant à la FiG.2 du dessin ci-joint qui représente le schéma général de la commande, la chaîne logique pour la mise en marche du moteur étant repré- sentée sur cette figure 2 à gauche des circuits principaux traces en trait fort et la chaîne logique pour son arrt, à droite de ces circuits principaux.
Au cours des explications qui suivent, il sera fait appel au vocabulaire conventionnel des circuits à éléments logiques statiques en désignant par 1 ou 0, la présence ou l'absence d'un signal.
La commande électronique suivant l'invention, d'un moteur shunt, à induit 9 et inducteurs 2A et 2B comporte, in- terconnectés comme le montre le schéma de la FiG.2 les éléments suivants : - des diodes redresseuses D1 à D12 et des redres- seurs commandés C1 à C5.
- des blocs à fonction logique "ET" symbolisés par @ des rectangles E1 à E11 et à fonction logique "OU" symbolisés par des cercles accolée à une barre O1 à O7; - des blocs à fonction logique "Pas" (ou "Inverse") symbolisés par des carrés L1 à L5, ces blocs
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portant en outre une sortie directe régénérée en puissance qui est fictivement, pour plus de clarté, réunie à la borne d'entrée par un trait pointillé. un interrupteur général I, des boutons poussoirs
P1 à P4 - des transformateurs T1 à T4, un condensateur F et et une résistance R1.
- un capteur H constitué d'un aimant permanent 11 disposé entre deux pièces polaires 12, équipées de bobines 13.
- un bloc A comportant un montage à transistor uni- jonction agencé pour émettre sur l'électrode de commande du redresseur C2 des impulsions de dé- blocage dès que la tension aux bornes d'une ré- sistance R2 atteint une fraction donnée de la tension d'alimentation.
- deux blocs B1 et B2 agencés avec des éléments sta- tiques de manière à délivrer un signal de sortie lorsque sont conducteurs les redresseurs C1 et C auxquels ils sont raccordés par leurs bornes d'entrée.
- un bloc G agencé d'une manière connue pour obte- nir de la façon qui sera exposée ultérieurement, la progression cran par cran.
Avant d'aborder l'explication du fonctionnement de la commande, on notera que dans un but de simplification et de clarté, les blocs logiques ayant uniquement pour rôle la
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régénération de puissance et la mise en forme des signaux ntont pas été représentés sur la FiG.2.
L'interrupteur I étant fermé et le moteur au repos (tous les boutons poussoirs P1 à P ouverts et tous les re- dresseurs commandés du circuit en trait fort bloqués), les états des entrées des fonctions "ET" désignées par E5 et E6 sont les suivants: - Les deux premières entrées en commençant par le haut, respectivement réunies aux blocs L- et L sont à l'état 1 (présence d'un signal) si l'on tient compte du rôle des blocs B1 et B2 précisés précédemment.
- Les troisièmes entrées sont réunies par un con- ducteur "a" à un multivibrateur (non figuré) et sont donc périodiquement à 1 et à 0.
- L'entrée b1 du bloc de la fonction E5 est rac- cordée à un circuit (non figuré), agencé de ma- nière à n'émettre un signal que si le graduateur entraîné par le moteur n'est pas en fin de course de "progression".
- L'entrée b2 du bloc de la fonction E6 est de la même façon subordonnée à la position fin de cour- se de "régression" du graduateur.
De ce fait, si on appuie sur le bouton poussoir P1, dit de progression continue, la sortie du bloc E5 est portée à 1 à la cadence du multivibrateur et les redresseurs comman- dés C1 et C4 seront allumés par leurs électrodes de commande
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au moyen des impulsions émises par E5 à travers T1 et d1 d'une part, 05 T2 d2 d'autre part. Dès que le courant dans l'inducteur 2A a atteint une fraction donnée de sa valeur de régime, le bloc A commande l'allumage du redresseur C2 et le moteur se met en marche dans le sens de la progression par exemple.
En actionnant, le moteur étant arrêté, le bouton poussoir P2, dit de progression discontinue, on porte à 1 la sortie de E3, car les deux entrées de E1 sont alors à 1, et le démarrage est commandé à partir de cette sortie de E- suivant le même processus qu'à partir du bouton poussoir P1.
Cependant, si P2 n'a pas été lâche au préalable, il n'est pas possible, contrairement à ce qui peut être obtenu avec P1, de maintenir le moteur en état de marche en dépit d'un ordre d'arrêt, cette impossibilité tient au fait que les deux bornes d'entrée de O1 qui sont passées à 0 aussitôt après le démarrage sont maintenues dans cet état tant que P2 est lui-même maintenu fermé.
Les boutons poussoirs P- et P4 de régression respectivement continue et discontinue sont prévus pour faire tour- ner le moteur en sens inverse ou sens de "régression"; ils agissent de la même manière que P1 et P2, mais sur l'enroule- ment 2B au lieu de 2A, par l'intermédiaire notamment des élé- ments O4, E6, 0, suivis de T3 D- pour l'allumage de C3 d'une part, et des éléments O5 T2 D2 d'autre part pour l'allumage de C4.
L'arrêt du moteur, dont le démarrage a été effectué
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comme on vient de l'expliquer est obtenu en rendant conduc- teur le redresseur commandé C5 ce qui a pour effet de déchar- ger le condensateur F, qui est normalement chargé à travers la résistance R1 pendant la période de marche, t de bloquer le redresseur commandé C4 en portant son anode à un potentiel négatif par rapport à sa cathode. En outre, le redresseur com- mandé C2 s'éteindra de lui-même, car aussitôt que C4 a été coupé, le moteur fonctionne en génératrice et le courant dans l'induit 9 s'inverse en passant par la diode D12 qui shunte le redresseur C2.
Enfin, le redresseur commandé CI (ou C3) conduira tant que le moteur fonctionnera en génératrice et s'éteindra par absence de courant.
Il apparaît donc qu'il suffira de rendre conducteur le redresseur C5 pour désamorcer tous les redresseurs en ser- vice dans une séquence permettant l'isolement du moteur par rapport au réseau, puis le freinage et enfin l'extinction des redresseurs d'excitation C1 (ou C3). Il est à noter que le redresseur c5 s'éteindra aussi de lui-même, car la résistance
R1 est suffisamment Importante pour limiter le courant dans ce redresseur à une valeur qui est inférieure au courant de maintien.
Les impulsions d'allumage qui rendent conducteur le redresseur C5 sont provoquées par la force électromotrice in- duite dans les bobine 13 du capteur H par une came rotative, non représentée, disposée pour passer périodiquement entre les armatures 12 de ce capteur; cette came qui n'est pas fi- gurée est solidaire de l'axe du moteur et produit danc une
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force électromotrice à chaque tour du moteur et de l'arbre à came ; mais cette force électromotrice ne se transforme en im- pulsions d'allumage sur C5 par l'intermédiaire des éléments O7 T4 et D11 que pour autant que l'une des fonctions -ET- E8 à E11 soit "passante".
Les éléments E8 et E11 fonctionnent en combinaison avec le capteur H et le bloc G de la façon suivante. Ils pré- sentent deux séries de bornes d'entrée communes; une première série est réunie comme on le voit à la sortie directe du bloc L5; la deuxième série est réunie par la connexion h au aulti- vibrateur qui a déjà été mentionné. Par ailleurs, les bornes d'entrée dl et d2 de respectivement E11 et E10 sont raccor- dées de telle sorte que ces bornes sont portées à 1 en fin de course de 'progression* ou de "régression". Enfin, la bor- ne d'entrée de E8 est raccordée à un tambour d'asservisse- ment non représenté de manière à être portéeà 1 tous les crans pairs et à 0 tous les crans impairs du graduateur.
Quant au bloc G, il est, d'une manière connue agen- cé et asservi au dit tambour, au bloc L5 ainsi qu'au bouton poussoir P1, de manière à ce que sa sortie g soit à 1 sur chaque cran pair ou impair en progression cran par cran (bou- ton poussoir P2 fermé) et sur les crans pairs en marche de progression continue ou de régression (boutons poussoirs P1 P, ou P4 fermés).
Dans ces conditions, des Impulsions d'allumage con- sécutives au fonctionnement du capteur H seront émises sur de/ l'électrode de commande C5 pour provoquer l'arrêt du moteur,
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par l'intermédiaire de la fonction logique:
E10 ou E11 lorsque lea fins de course sont atteints
E9 pour tous les crans pairs en marche de progres- sion continue
E1 pour tous les crans pairs et impairs en marche de progression cran par cran.
E8 pour tous les crans pairs en marche de régres- sion.
Il s'en suit que le maintien en position fermée du bouton pousser P1 (ou P3) produira une progression (ou une régression) continue du graduateur; par contre, du fait de l'action de la chaîne logique prévue Immédiatement en aval de P2 (ou P4) le maintien de ces derniers boutons poussoirs en position fermée ne fera progresser que d'un cran (ou rétro- grader de deux crans) le dit graduateur. Pour obtenir une nouvelle manoeuvre, il sera au préalable indispensable de relâcher un court instant l'un ou l'autre de ces boutons poussoirs.
On précisera maintenant le rôle des éléments qui n'ont pas été mentionnés au cours des explications qui pré- cèdent.
Les diodes D6 et D7 ont pour but de limiter les surtensions inverses qui peuvent prendre naissance aux bornes des enroulements 2A et 2B. Les diodes D8 et D9 sont prévues pour éliminer, lors du contrôle par B1 et B2 de l'état des redresseurs commandés C1 et C3, l'influence des circuits cou- plés en parallèle avec ces redresseurs. Quant aux diodes D1
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à D5 et à la diode D11, leur rôle consiste essentiellement, comme on le comprendra aisément, à éviter par mesure de sécu- rité tout passage éventuel de signaux dans les sens incompa- tibles avec le fonctionnement correct de la commande.
La fonction "ET" repère E7 a pour rôle d'intervenir par exemple dans le cas où se manifeste un incident fortuit qui doit im- pérativement provoquer une régression du graduateur, Enfin, la diode D10 supprime toute action du condensateur P sur les redresseurs commandés Ci ou C3.