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Circuit électrique de contrôle pour la régulation de vitesse d'un moteur à courant continu d'un appareil à main et pour la commande d'accessoires de cet appareil Le brevet principal concerne un circuit électrique de contrôle pour la régulation de vitesse d'un moteur à courant continu d'un appareil à main et pour la commande d'accessoires de cet appareil à main-, caractérisé en ce. qu'il comprend un Pont de Wheatstone,
alimenté en courant continu pour assurer la comparaison entre une tension proportionnelle au courant d'alimentation du moteur et une tension de référence, le pont étant équilibré pour un régime particulier du moteur, un amplificateur monté dans la diagonale de mesure du Pont Wheatstone et transmettant un signal fonction de l'écart entre la valeur du courant absorbé par le moteur et celle correspondant au régime précité du moteur,
un régulateur commandé par l'amplificateur et inséré dans le circuit d'alimentation du moteur de manière- à maintenir sa vitesse constante, et un détecteur produisant, pour une valeur absorbé par le moetur supérieure à un seuil prédéterminé, le fonctionnement d'électro-vannes de commande d'accessoires dont l'une au moins commande le passage de L'air de refroidisse- ment du moteur.
Les micromoteurs utilisés sont très sensibles aux démarrages et aux inversions de sens. Lors de leur mise sous tension, une intensité de crête est induite qui peut atteindre cinq fois la valeur du courant maximal admissible et même plus. Un coupant de crête de même ordre de grandeur se produit lors de l'inversion de la tension.
Cette forte intensité peut suffire à faire perdre leur aimantation aux aimants permanents; ce qui entraîne une augmentation de la vitesse de rotation; une augmentation du courant- consonuné- et une perte de couple sur l'arbre moteur. De plus,. lors de l'arrêt de l'alimentation du moteur, celui-ci continue à tourner pendant un certain temps, ce qui risque de provoquer des accidents.
La présente invention concerne en. conséquence des perfectionnements au circuit de contrôle selon- le brevet principal qui assurent une protection du moteur au démarrage, une protection du moteur à l'inversion du sens de rotation et limitent les risques d'accidents en assurantun arrêt rapide du moteur.
Le circuit selon la présente invention est caractérisé en ce que le pont de Wheatstone est alimenté à travers un transistor dont la régulation de la tension de polarisation- de base est assurée par une diode Zener formant une branche du pont et un condensateur montés en parallèle entre ladite base et une borne du moteur, une résistance formant avec ledit condensateur un circuit à. constante de temps qui détermine la durée pendant laquelle est maintenue ladite tension de polarisation de la base du transistor.
L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et au dessin annexé dans lequel: La fig. 1 est un schéma- de principe du circuit selon l'invention.
La fig. 2 est un schéma électrique complet d'un exemple de réalisation d'un circuit selon l'invention.
La fia. 3 est un diagramme de charge du condensa teur utilisé dans le circuit selon l'invention..
A la fig. 1, la source 1 d'alimentation en courant continu a ses bornes positive 2 et négative 3 reliées aux bornes 4 et 5 d'un pont de Wheatstone: La diode Zener 6 est insérée entre les bornes 5 et 7 du pont et la résistance variable 8 entre les bornes 4 et 7. Les résistances variables 9 et 10 sont insérées dans les deux autres branches du pont. L'amplificateur 11 est monté sur la diagonale du pont entre les bornes 7 et 12.
La borne 7 est reliée à un dispositif de commande 20'0 du moteur qui sera explicité plus loin. La diode Zener 6 est contrôlée par un circuit 201. Le dispositif de commande 200 est relié à la borne 3 de la source 1
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par l'intermédiaire du régulateur 16 et du détecteur 17 montés en série. Les bornes 18 et 19 de l'amplificateur 11 sont reliées aux bornes d'entrée 20 et 21 du régulateur 16.
Les bornes 22 et 23 du détecteur 17 appelé également conjoncteur électronique sont reliées au dispositif de commande des trois électrovannes 24, 25 et 26, ce dispositif de commande comprend le condensateur 27 et trois enroulements 28, 29 et 30.
Seuls les dispositifs 200 et 201 seront explicités plus loin, les autres composants ayant été complètement décrits dans le brevet principal et assurant ici un rôle identique.
En se référant à la fila. 2, on voit que le pont comprenant les résistances 9, 10 est alimenté à travers un transistor 202, du type NPN. L'émetteur 203 du transistor 202 est relié aux résistances 9, 10 tandis que son collecteur 204 est relié à la source 1 par l'intermédiaire de la résistance 108 qui appartenait déjà au circuit décrit dans le brevet principal. La diode Zener 6 est reliée à la base 205 du transistor 202 et le condensateur 206 est monté en parallèle aux bornes de cette diode 6.
La résistance 207 contrôle la charge du condensateur 206. L'ensemble est alimenté par la ligne 208 qui est par exemple à +36 V. Le circuit est complété par la résistance 209 qui relie la base 205 du transistor 202 à l'interrupteur 210 comprenant la borne de marche> 211 et la borne d' arrêta 212.
Lorsque la tension aux bornes du condensateur 206 (diagramme de la fila. 3) atteint la tension de la diode 6 (point A) elle ne croit plus et reste égale à 9 V (point B). L'alimentation fonctionne normalement si l'interrupteur 210 est sur la position de marche 21.1.
Quand l'interrupteur 210 est sur la position d'arrêt 212, la résistance 209, en série avec les résistances 55 et 68 (qui figuraient dans le circuit du brevet principal) décharge le condensateur 206. Dans ce cas, la tension aux bornes dudit condensateur 206 est très faible et le transistor 202 n'alimente plus le pont. La tension de sortie de l'alimentation chute à une valeur très faible.
Lorsque l'interrupteur 210 passe de la position arrêt 212 à la position marche 211, la résistance 209 est déconnectée et le condensateur 206 commence à se charger selon la courbe de la fila. 3. Le pont est alimenté à travers le transistor 202 et l'alimentation croit depuis zéro jusqu'à une valeur définie par la position des résistances variables du pont.
Le temps nécessaire pour obtenir la tension de sortie imposée ne dépend que de la constante de temps du circuit constitué par le condensateur 206 et la résistance 207. Dans l'exemple décrit, ce temps est de l'ordre de 1 seconde.
On obtient ainsi une temporisation pour la mise en marche du moteur ce qui augmente considérablement sa durée de vie en évitant la désaimantation de son aimant.
Lorsqu'on inverse rapidement la tension aux bornes du moteur, tant que celui-ci n'est pas arrêté, il se comporte en génératrice et débite en sens inverse de l'alimentation. Il se produit un courant de crête qui peut atteindre plus de cinq fois l'intensité normale.
On peut en outre protéger le moteur lors de l'inversion de la tension en utilisant un relais temporisé 213, la commande de l'inversion se faisant par l'inver- seur 214. L'inverseur 214 comprend les bornes de commande 215 et 216 et les bornes réceptrices 217, 218, 219 et 220. Le relais temporisé comprend la bobine 221, le condensateur 222 et la résistance 223.
Le relais 213 comprend la borne 224 commandant les bornes 225 et 226, la borne 227 commandant les bornes 228 et 229 et la borne 230 commandant les bornes 231 et 232. Les bornes 225 et 230 sont branchées aux bornes du moteur 233. Le sens de branchement est arbitraire et entraîne le sens de rotation du moteur 233.
Si on suppose l'interrupteur 210 sur la position de marche 211, on fait basculer l'inverseur 214 sur la position 216-219 et 215-217. La bobine 221 du relais 213 va être alimentée à travers la résistance 223 et le circuit 219-216, par une tension provenant de la ligne 208 à +36V. On suppose que le relais 213 colle pour une tension de bobine de 22 V. La résistance propre de la bobine 221, la résistance 223 et la capacité du condensateur 222 produisent pour le relais 214 une temporisation de l'ordre d'une seconde.
Dès que l'inverseur 214 a basculé, le circuit comprenant la résistance 209, les bornes 215-217 et 226-224, provoque une décharge du condensateur 206; l'alimentation chute à une valeur très faible et s'y maintient tant que la bobine 221 du relais 213 n'a pas atteint une tension de 20 V ce qui demande environ une seconde. Lorsque le relais 213 colle, les contacts s'établissent 224-225, 227-228, et 230-231.
Les bornes 227 et 237 provoquent l'inversion du moteur 233, mais il n'y a plus de tension aux bornes du moteur 233 depuis une seconde et celui-ci a eu le temps de s'arrêter. L'établissement du contact 224-225 est coupé par l'ouverture de la borne 218; la résistance 209 n'est plus en parallèle sur le condensateur 206 et la tension commence à croître selon la courbe de la fila. 3. Lorsqu'on bascule l'inverseur 214 dans sa position d'origine, le condensateur 222 se décharge dans la bobine 221 et dans la résistance 223 qui est en série sur le circuit 216-220.
On obtient ainsi une protection contre la désaiman- tation de l'aimant permanent du moteur lors de l'inversion du sens de marche pendant le fonctionnement, grâce à l'inverseur 214, au relais 213, au condensateur 222 et à la résistance 223.
Lorsqu'on désire arrêter le moteur, celui-ci continue de tourner pendant un certain temps qui peut atteindre plusieurs secondes.
Pour obtenir un arrêt rapide du moteur, on peut utiliser un relais 234, commandé par la borne de marche 211 de l'interrupteur 210, avec interposition d'une résistance 235. Le moteur est alimenté par la position 236-237 du relais 234, la position 236-238 étant la position d'arrêt rapide grâce à l'interposition d'une résistance 239.
Lorsque l'interrupteur 210 passe sur la position d'arrêt 212, le relais 234 décolle et le moteur n'est plus alimenté. Il devient générateur et débite dans le circuit 236-238, résistance 239. En choisissant convenablement la valeur de la résistance 239, le temps d'arrêt est diminué à 1/5 du temps d'arrêt normal.
On pourrait penser donner à la résistance 239 une valeur nulle mais un courant trop important provoquerait une désaimantation du moteur. On a ainsi réalisé un circuit d'arrêt rapide de moteur qui diminue considérablement les risque d'accidents.
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Electric control circuit for regulating the speed of a direct current motor of a hand-held device and for controlling accessories of this device The main patent relates to an electrical control circuit for regulating the speed of a motor direct current of a hand-held device and for the control of accessories of this hand-held device, characterized in that. that it includes a Wheatstone Bridge,
supplied with direct current to ensure the comparison between a voltage proportional to the supply current of the motor and a reference voltage, the bridge being balanced for a particular engine speed, an amplifier mounted in the measurement diagonal of the Wheatstone Bridge and transmitting a signal depending on the difference between the value of the current absorbed by the motor and that corresponding to the aforementioned motor speed,
a regulator controlled by the amplifier and inserted into the power supply circuit of the motor so as to maintain its constant speed, and a detector producing, for a value absorbed by the moetur greater than a predetermined threshold, the operation of electro- Accessory control valves, at least one of which controls the passage of engine cooling air.
The micromotors used are very sensitive to starts and reversals of direction. When switched on, a peak current is induced which can reach five times the value of the maximum allowable current and even more. A peak cut of the same order of magnitude occurs when the voltage is reversed.
This high intensity may be sufficient to cause the permanent magnets to lose their magnetization; which leads to an increase in the speed of rotation; an increase in current and a loss of torque on the motor shaft. Furthermore,. when the power to the motor is stopped, the motor will continue to run for a certain period of time, which may cause accidents.
The present invention relates to. consequence of improvements to the control circuit according to the main patent which provide protection for the motor on starting, protection for the motor against reversal of the direction of rotation and limit the risk of accidents by ensuring rapid stopping of the motor.
The circuit according to the present invention is characterized in that the Wheatstone bridge is supplied through a transistor whose regulation of the base bias voltage is provided by a Zener diode forming a branch of the bridge and a capacitor connected in parallel between said base and a terminal of the motor, a resistor forming with said capacitor a circuit. time constant which determines the duration during which said bias voltage of the base of the transistor is maintained.
The invention will be clearly understood by referring to the following description, given by way of nonlimiting example, and to the appended drawing in which: FIG. 1 is a block diagram of the circuit according to the invention.
Fig. 2 is a complete electrical diagram of an exemplary embodiment of a circuit according to the invention.
The fia. 3 is a load diagram of the capacitor used in the circuit according to the invention.
In fig. 1, the DC power source 1 has its positive 2 and negative 3 terminals connected to terminals 4 and 5 of a Wheatstone bridge: Zener diode 6 is inserted between terminals 5 and 7 of the bridge and the variable resistor 8 between terminals 4 and 7. The variable resistors 9 and 10 are inserted in the two other branches of the bridge. Amplifier 11 is mounted on the diagonal of the bridge between terminals 7 and 12.
Terminal 7 is connected to a control device 20'0 of the motor which will be explained later. Zener diode 6 is controlled by a circuit 201. The control device 200 is connected to terminal 3 of source 1
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via the regulator 16 and the detector 17 mounted in series. Terminals 18 and 19 of amplifier 11 are connected to input terminals 20 and 21 of regulator 16.
The terminals 22 and 23 of the detector 17 also called electronic contactor are connected to the control device of the three solenoid valves 24, 25 and 26, this control device comprises the capacitor 27 and three windings 28, 29 and 30.
Only the devices 200 and 201 will be explained later, the other components having been completely described in the main patent and here providing an identical role.
Referring to the fila. 2, it can be seen that the bridge comprising the resistors 9, 10 is supplied through a transistor 202, of the NPN type. The emitter 203 of the transistor 202 is connected to the resistors 9, 10 while its collector 204 is connected to the source 1 by the intermediary of the resistor 108 which already belonged to the circuit described in the main patent. Zener diode 6 is connected to base 205 of transistor 202 and capacitor 206 is connected in parallel across this diode 6.
Resistor 207 controls the charge of capacitor 206. The assembly is supplied by line 208 which is for example at +36 V. The circuit is completed by resistor 209 which connects base 205 of transistor 202 to switch 210 comprising the run terminal> 211 and the stop terminal 212.
When the voltage across capacitor 206 (diagram of fila. 3) reaches the voltage of diode 6 (point A) it no longer increases and remains equal to 9 V (point B). The power supply operates normally if the switch 210 is in the on position 21.1.
When switch 210 is in the off position 212, resistor 209, in series with resistors 55 and 68 (which were in the circuit of the main patent) discharges capacitor 206. In this case, the voltage across said capacitor 206 is very low and transistor 202 no longer supplies the bridge. The power supply output voltage drops to a very low value.
When switch 210 goes from the off position 212 to the on position 211, resistor 209 is disconnected and capacitor 206 begins to charge according to the curve of the fila. 3. The bridge is fed through the transistor 202 and the power increases from zero to a value defined by the position of the variable resistors of the bridge.
The time required to obtain the imposed output voltage depends only on the time constant of the circuit formed by the capacitor 206 and the resistor 207. In the example described, this time is of the order of 1 second.
This gives a time delay for starting the motor, which considerably increases its lifespan by avoiding demagnetization of its magnet.
When the voltage across the motor is rapidly reversed, as long as the latter is not stopped, it behaves as a generator and delivers the power supply in the opposite direction. A peak current occurs which can reach more than five times the normal intensity.
The motor can also be protected during voltage reversal by using a time delay relay 213, the reversal control being done by the inverter 214. The inverter 214 includes the control terminals 215 and 216. and receiver terminals 217, 218, 219, and 220. The timing relay includes coil 221, capacitor 222, and resistor 223.
The relay 213 includes the terminal 224 controlling the terminals 225 and 226, the terminal 227 controlling the terminals 228 and 229 and the terminal 230 controlling the terminals 231 and 232. The terminals 225 and 230 are connected to the motor terminals 233. The direction of connection is arbitrary and results in the direction of rotation of motor 233.
Assuming switch 210 is in the on position 211, inverter 214 is switched to position 216-219 and 215-217. The coil 221 of the relay 213 will be supplied through the resistor 223 and the circuit 219-216, by a voltage coming from the line 208 at + 36V. It is assumed that the relay 213 sticks for a coil voltage of 22 V. The inherent resistance of the coil 221, the resistance 223 and the capacitance of the capacitor 222 produce for the relay 214 a time delay of the order of one second.
As soon as the inverter 214 has switched, the circuit comprising the resistor 209, the terminals 215-217 and 226-224, causes a discharge of the capacitor 206; the power supply drops to a very low value and remains there as long as the coil 221 of the relay 213 has not reached a voltage of 20 V which requires approximately one second. When relay 213 sticks, contacts make 224-225, 227-228, and 230-231.
Terminals 227 and 237 cause motor 233 to reverse, but there has been no voltage across motor 233 for a second and the motor has had time to stop. The establishment of contact 224-225 is cut by the opening of terminal 218; the resistor 209 is no longer in parallel with the capacitor 206 and the voltage begins to increase according to the curve of the fila. 3. When rocking the inverter 214 to its original position, the capacitor 222 discharges into the coil 221 and into the resistor 223 which is in series on the circuit 216-220.
Protection is thus obtained against demagnetization of the permanent magnet of the motor when the direction of travel is reversed during operation, thanks to the inverter 214, the relay 213, the capacitor 222 and the resistor 223.
When it is desired to stop the engine, it continues to run for a certain time which can reach several seconds.
To obtain a rapid stop of the motor, a relay 234 can be used, controlled by the run terminal 211 of the switch 210, with the interposition of a resistor 235. The motor is supplied by the position 236-237 of the relay 234, position 236-238 being the rapid stop position thanks to the interposition of a resistance 239.
When the switch 210 goes to the off position 212, the relay 234 takes off and the motor is no longer powered. It becomes a generator and flows into circuit 236-238, resistor 239. By suitably choosing the value of resistor 239, the stopping time is reduced to 1/5 of the normal stopping time.
One could think of giving resistor 239 a zero value but too much current would cause demagnetization of the motor. A rapid engine stop circuit has thus been produced which considerably reduces the risk of accidents.
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