FR1464488A - Régulateur de position électro-magnétique - Google Patents

Description

Régulateur de position éiectro-magnétique. La présente invention concerne un régulateur de position électromagnétique, au moyen duquel un signal électrique d'une valeur instantanée dépendant de la position mécanique d'un organe de réglage est comparé avec un signal électrique d'une valeur pres crite réglable, tandis que le signai d'erreur qui ré sulte de cette comparaison, transmis par l'intermé diaire d'un amplificateur et de redresseurs com mandés, commande le. passage du courant dans la bobine d'un électro-aimant qui règle la position mé canique de, l'organe de réglage à l'encontre de l'ac tion d'un ressort de rappel.

Une solution connue consiste à se servir d'orga. nes de réglage mécaniques commandés par des électro-aimants sous forme d'organes de réglage fonctionnant d'une manière continue, par exemple pour régler le débit d'un fluide passant dans une soupape. Le. courant passant dans l'électro-aimant des dispositifs connus de cette nature est réglé par un étage de puissance commandé par un circuit commutateur de commande bistabie. Le circuit com mutateur reçoit par l'intermédiaire d'un amplifica teur des signaux, résultant de la comparaison entre la valeur prescrite et la valeur instantanée, la valeur prescrite étant donnée par exemple par une tension électrique, provenant d'une prise de cou rant d'un potentiomètre. La valeur instantanée est égaiement obtenue sous forme de tension électrique provenant d'un indicateur de position, qui trans forme la position mécanique de l'organe de réglage en une tension électrique proportionnelle. Comme organe indicateur de position on peut par exemple employer un transformateur différentiel.

Le dispositif décrit ci-dessus sous sa forme la plus simple a tendance à osciller autour d'une valeur moyenne. Par suite, on a disposé jusqu'à présent sur la partie mécanique, c'est-à-dire par exemple sur la tige d'une soupape ou sur le noyau d'un éiectro.aimant, un frein hydraulique qui a pour effet d'amortir et par suite de stabiliser le dispositif proportionnellement à la vitesse. En raison de la viscosité de l'huile choisie à cet effet, le fonction nement .de ce dispositif d'amortissement dépend de la température. De plus, il peut être difficile dans certains cas de monter un frein hydraulique pour des raisons d'encombrement.

L'invention permet de stabiliser le dispositif élec triquement en remédiant ainsi aux inconvénients précités. Elle est caractérisée en ce qu'on ajoute au signal d'erreur, pour empêcher les oscillations du régulateur de part et d'autre de sa position moyenne, un signal de stabilisation qui dépend du courant dans l'électro-aimant.

Ce signal de stabilisation peut être formé d'une manière simple en ajoutant au signai de la valeur instantanée sous forme de signai de. stabilisation proportionnel la chute de. tension provoquée dans une résistance de mesure par le courant de la bo bine de l'électro-aimant.

Une autre solution possible consiste à former le signal de stabilisation en partant d'une tension induite dans une bobine d'induction qui est séparée gaivaniquement et accouplée magnétiquement à la bobine de l'électro-aimant, cette tension étant en suite quasi-intégrée dans. un élément RC et ajoutée à la valeur instantanée. Le signal de stabilisation de, la seconde, forme de réalisation a l'avantage, par rapport à celui de la première, d'être séparé galvaniquement du circuit de la bobine de l'électro aimant.

De plus, il est avantageux de différencier encore le signai de la valeur instantanée dans un élément RC et d'ajouter à la valeur instantanée, sa vitesse de variation ainsi obtenue sous forme de signal de stabilisation.

D'autres. caractéristiques de l'invention apparai- tront au cours de la description détaillée donnée ci-après d'une forme de réalisation: donnée à titre d'exemple, avec le dessin ci-joint à l'appui, sur lequel La figure 1 est un diagramme. synoptique du régulateur de position de l'invention, indiquant les blocs fonctionnels et leurs fonctions de transfert; La figure 2 représente une forme de réalisation possible de l'électro-aimant et de l'indicateur de po sition qui transforme la position mécanique de l'organe de réglage en une tension électrique;. et La figure 3 est une coupe de l'électro-aimant dans lequel est disposée une bobine d'induction supplé mentaire.

La forme de réalisation représentée consiste en un régulateur de position éleetro-magnétique servant à régler automatiquement la position d'un organe de réglage qui, dans cet exemple, consiste dans l'arbre de commande réant le débit du combustible arri vant dans les pompes d'injection d'un moteur à com bustion interne. Le courant passant dans un électro aimant de levée M est commandé par un étage de puissance L qui met sous et hors tension l'électro aimant au moyen de redresseurs au silicium com mandés. Les tensions de commande de. cet étage de puissance sont engendrées par un circuit de com mande S. La comparaison entre la valeur prescrite et la valeur instantanée au point A détermine si l'électro-aimant M est sous ou hors tension et cette comparaison. a lieu entre le signal 1 de la valeur instantanée de la position mécanique de l'organe de réglage,, transformée en tension électrique con tinue, et la tension 2 correspondant à la valeur pres crite provenant de la prise de courant réglable d'un potentiomètre. La comparaison s'effectue par deux transistors connectés symétriquement par les émet teurs, la tension de la base d'un, des transistors étant la tension 2 de la valeur prescrite et celle de la base de l'autre la tension 1 de la valeur instantanée. ` Le signal. d'erreur 3 résultant de la comparaison est amplifié dans un amplificateur V et sert à com mander l'étage de commande S. Etant donné que ces circuits de commande, leurs éléments et leur fonctionnement sont connus,, ii est inutile de les décrire, en détail.

La tension 1 de la valeur instantanée du circuit de réglage est formée d'une manière connue au moyen d'un transformateur différentiel excité par un oscillateur à une fréquence de quelques 1000 Hz, et la tension de sortie du transformateur différentiel est redressée par un montage -de Graetz. La valeur de cette tension de sortie dépend de la position du noyau de fer du transformateur.

Le noyau de fer est accouplé mécaniquement avec l'élément de réglage de l'organe de réglage méca nique et sa position, et par suite la tension de sortie du transformateur, est proportionnelle à la position de l'organe de réglage. Les éléments décrits ci dessus est servant à former la tension de la valeur instantanée 1 sont groupés dans l'élément indica teur de position G; le signai proportionnel est trans- mis par le conducteur 1 et la fonction de transfert proportionnelle est indiquée dans le rectangle B.

L'accouplement mécanique 4 entre l'électro aimant M et l'indicateur de position G est repré senté par un tracé en traits mixtes, à l'encontre des droites de liaison des signaux électriques.

Ainsi qu'il a déjà été dit, le dispositif décrit ci- dessus n'est pas stable et l'organe de réglage mé canique, qui ne.. revient que dans une position de rappel proportionnelle au signal de la valeur effec tive 1, subit des oscillations de part et d'autre d'une valeur moyenne d'une fréquence de quelques hertz.

Par suite, il est prévu encore suivant l'invention des signaux de stabilisation qui s'ajoutent au signal de la valeur instantanée 1. Le premier signal de stabilisation est engendré par une bobine, séparée galvaniquement disposée danse l'électro-aimant M et dans laquelle le courant IM engendre par induction une tension qui est quasi-intégrée dans un élément RC et ajoutée au signal 1 de la valeur instantanée dans l'organe additif A. Ce signal est représenté sur la figure 1 par une droite 6 et la. fonction de transfert est indiquée dans le rectangle E. Etant donné qu'une tension engendrée par induction est proportionnelle à la vitesse de variation du courant, l'élément RC connecté en série a pour effet de ren dre le signal de stabilisation à peu près proportion nel au courant I1M passant dans l'électro-aimant.

Ce premier signal de stabilisation proportionnel au courant passant dans l'électro-aimant M peut aussi être formé très simplement d'une autre ma nière en ajoutant au signai d'erreur la chute de tension provoquée par ce courant dans, une: résis tance de mesure, donc sous forme de signal de stabi lisation proportionnel au courant Cette solution pos sible est indiquée par la liaison en traits mixtes 5 et la fonction de transfert proportionnelle corres pondante est indiquée dans le rectangle F.

L'action exercée par le signal de stabilisation pro portionnel au courant passant dans l'électro-aimant M peut être considérée comme étant une action d'amortissement, qui a pour effet d'abréger l'oscilla- tion décroissante du signal d'erreur ou de la trans former en une oscillation apériodique.

On peut encore ajouter au signal de la valeur ins tantanée suivant l'invention, un second signal de stabilisation. Ce signai est formé à partir du signal 1 de la valeur instantanée par différentiation au moyen d'un élément RC. Le signal est représenté sur la figure 1 par une droite 8 et la fonction de transfert est indiquée dans le rectangle H. Un signal de vitesse est ainsi introduit dans <B>le</B> circuit de ré glage. L'action de ce. signal 8 peut ainsi être consi dérée comme directement équivalent à celle du signal obtenu de la manière connue précitée au moyen d'un, frein hydraulique, puisque ce frein in troduit dans le circuit de réglage une action pro portionnelle à la vitesse. Les deux signaux, le signai de la valeur effective 1 et sa vitesse de. variation 8 exercent donc la fonction d'un. élément PD.

La figure 2 représente à titre d'exemple la por tion mécanique du régulateur de position. Ainsi qu'il a déjà été dit, ce dispositif sert à régler un arbre de commande des pompes d'injection d'un moteur à combustion interne. Le mouvement de levée de l'électro-aimant 10 est transformé en un mouvement de rotation. L'électro-aimant 10 auquel le courant arrive par les bornes 13 comporte un noyau en fer 15 (fig, 3), qui lorsque. le courant passe, est attiré par la bobine 16 à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel 12 et pénètre dans cette bobine, c'est-à#dire est mobile de bas en haut. Le mouvement linéaire du prolongement 14 du noyau de fer 15 est alors transformé en un mouve ment de rotation., A cet effet, un tourillon 8 fixé par un élément de retenue 17 sur un, prolongement 14 pénètre dans une chape 19 en forme d'U d'un bras de levier 20 fixé sous forme rigide sur l'arbre de commande 27 et pouvant recevoir un mouvement de rotation par le mouvement linéaire du prolon gement 14. Une transmission (non représentée) de réglage des pompes d'injection est accouplée à l'ar bre de commande 27.

De plus, une came 22 est fixée sur l'arbre de commande 27 et un palpeur 23 de l'indicateur de position 24 passe sur elle. L'indicateur de position 24 désigné par G (fig. 1) consiste d'une manière connue en un transformateur différentiel dont l'en roulement primaire est excité par un oscillateur et dans lequel un petit cylindre en fer, accouplé au palpeur 23, peut être poussé par rapport à l'enrou lement secondaire du transformateur. La position du cylindre est ainsi directement proportionnelle, ainsi qu'on peut le voir facilement sur la figure 2, à la position mécanique de l'arbre de commande 27. Un raccord 25 d'arrivée des conducteurs électri ques est encore disposé sur la surface inférieure de l'indicateur de position 24.

La figure 3 est une coupe de l'électro-aimant 10, dont la seule particularité par rapport aux for mes de construction connues des électro-aimants de cette nature consiste dans une bobine d'induction 26 qui sert à engendrer le premier signal de stabi lisation précité.

Il convient encore de remarquer que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à la forme de réalisation représentée, Le ressort de rappel 12 qui exerce un effort antagoniste sur l'électro-aimant 10 peut être remplacé d'une manière. connue par un second électro-aimant. De plus, ii est possible de remplacer le montage de commande alimenté par une. tension continue par des montages à courant alternatif .ou l'aimant de levée par un aimant rotatif.

Claims (1)

1. RÉSUMÉ Régulateur de position électromagnétique, au moyen duquel un signai électrique d'unie valeur ins tantanée dépendant de la position mécanique d'un organe de réglage est comparé avec un signal élec trique d'une valeur prescrite réglable tandis que le signai d'erreur qui résulte de cette comparaison, transmis par l'intermédiaire d'un amplificateur et de redresseurs commandés,, commande le passage du courant dans la bobine d'un électro-aimant qui règle la position mécanique de l'organe de réglage à, l'encontre de l'action d'un ressort de rappel, ce régulateur étant caractérisé par les. points suivants séparément ou en combinaisons 1 On ajoute au signai d'erreur, pour empêcher les oscillations du régulateur de part et .d'autre de sa position, moyenne, un. signal de stabilisation, qui dépend du courant dans l'électro-aimant; 2 Le signal de stabilisation est proportionnel. à la chute de tension. provoquée dans une résistance de mesure par le courant de la bobine de l'électro aimant et est ajouté au signal de la valeur instan tanée; 3 On forme, le signal de stabilisation en partant d'une tension induite dans une bobine d'induction qui est séparée gaivaniquement et accouplée magné tiquement à la bobine de ]!électro-aimant,, cette ten sion: étant ensuite quasi4ntégrée dans un élément RC et ajoutée à la valeur instantanée; 4 Le signal de la valeur instantanée subit en plus une différentiation dans un élément RC et le signal ainsi formé, qui correspond à la vitesse de variation de. la valeur instantanée.,, est ajouté à la valeur instantanée sous forme :de signal de stabi lisation.