FR2736775A1 - Control device for controlling stepper motor used to control valves in motor vehicle heating and air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif pour la commande d'un moteur pas à pas, notamment pour la réduction du bruit dans les mécanismes pour véhicule automobile. The present invention relates to a device for controlling a stepping motor, in particular for reducing noise in mechanisms for a motor vehicle.
Elle trouve avantageusement application pour des moteurs pas à pas utilisés pour la commande de mécanismes dans des véhicules automobiles, tels que des mécanismes de réglage de la position des volets de chauffage/ventilation et/ou climatisation. It advantageously finds application for stepping motors used for controlling mechanisms in motor vehicles, such as mechanisms for adjusting the position of the heating / ventilation and / or air conditioning flaps.
On a représenté schématiquement sur la figure 1 et sur la figure 2 un moteur pas à pas unipolaire à quatre phases, ainsi qu'un circuit pour la commande en tension de ce moteur. Ce moteur comporte un rotor 1 et deux bobines 2 et 3. There is shown diagrammatically in FIG. 1 and in FIG. 2 a unipolar four-phase stepping motor, as well as a circuit for the voltage control of this motor. This motor comprises a rotor 1 and two coils 2 and 3.
Le rotor 1 est constitué par un aimant cylindrique permanent présentant par exemple 24 pôles. The rotor 1 is constituted by a permanent cylindrical magnet having for example 24 poles.
Les deux bobines 2 et 3 sont chacune alimentées en tension en un point milieu M relié à une source de tension continue Vc qui est par exemple la batterie du véhicule délivrant audit point milieu M une tension de +12 Volts. The two coils 2 and 3 are each supplied with voltage at a midpoint M connected to a DC voltage source Vc which is for example the vehicle battery delivering to said midpoint M a voltage of +12 Volts.
Les extrémités desdites bobines, référencées par M1 et M2 pour la bobine 2 et par M3 et M4 pour la bobine 3, sont chacune reliées à la masse par un interrupteur, référencé respectivement de I1 à I4. Ces différents interrupteurs I1 à I4 sont commandés par une électronique de contrôle 4. The ends of said coils, referenced by M1 and M2 for coil 2 and by M3 and M4 for coil 3, are each connected to ground by a switch, referenced respectively from I1 to I4. These different switches I1 to I4 are controlled by control electronics 4.
Un cycle de commande approprié de ces interrupteurs I1 à I4 permet la rotation du moteur. Ce cycle de commande, selon l'art antérieur, est représenté aux figures 3a à 3e, qui doivent être considérées en regard des figure 4a à 4e. An appropriate control cycle of these switches I1 to I4 allows the motor to rotate. This control cycle, according to the prior art, is shown in Figures 3a to 3e, which must be considered with reference to Figures 4a to 4e.
A la figure 3 on a représenté un cycle de commande des interrupteurs I1 à I4 de la figure 2, pour la commande du moteur pas à pas représenté schématiquement à la figure 1. Sur la figure 3a, on a représenté en fonction du temps, une séquence d'impulsions de l'horloge de l'électronique de contrôle 4. La durée de la période T entre deux impulsions successives est de 10 millisecondes. Sur les figures 3b à 3e, on a représenté en fonction du temps les tensions V1 à V4 imposées aux points M1 à M4 par la séquence d'ouverture ou de fermeture des interrupteurs I1 à I4. In Figure 3 there is shown a control cycle of the switches I1 to I4 of Figure 2, for controlling the stepping motor shown schematically in Figure 1. In Figure 3a, there is shown as a function of time, a pulse sequence of the clock of the control electronics 4. The duration of the period T between two successive pulses is 10 milliseconds. In FIGS. 3b to 3e, the voltages V1 to V4 imposed on the points M1 to M4 are represented as a function of time by the opening or closing sequence of the switches I1 to I4.
Les séquences de tension représentées sur ces figures 3b à 3e sont synchronisées sur la séquence d'impulsions représentée sur la figure 3a.The voltage sequences shown in these Figures 3b to 3e are synchronized to the pulse sequence shown in Figure 3a.
Comme on peut le voir sur ces figures la tension
V3 est le complément de la tension V1, la tension V4 étant le complément de la tension V2.As can be seen in these figures the tension
V3 is the complement of the voltage V1, the voltage V4 being the complement of the voltage V2.
La tension V2 est en retard de 90" par rapport à la tension V1. De même la tension V4 est en retard de 900 par rapport à la tension V3. Ainsi chaque interrupteur I1 à I4 est fermé pendant deux phases successives, la branche MM1 à MM4 correspondante étant alors traversée par un courant qui engendre un flux magnétique. Il est ensuite ouvert pendant les deux phases suivantes, la branche MM1 à MM4 n'étant alors traversée par aucun courant. The voltage V2 is 90 "behind the voltage V1. Likewise the voltage V4 is 900 behind the voltage V3. Thus each switch I1 to I4 is closed for two successive phases, the branch MM1 to MM4 is then crossed by a current which generates a magnetic flux and is then opened during the two following phases, the branch MM1 to MM4 then being crossed by no current.
Cette disposition, selon laquelle la séquence de commande des interrupteurs est telle qu'il y a toujours deux branches successives qui sont parcourues par un courant, est souvent adoptée dans les dispositifs de l'état de la technique. Ceci provient du fait qu'il a été constaté que la démagnétisation d'une branche donnée génère beaucoup moins de vibrations dans le rotor lorsqu'une autre branche du stator est simultanément parcourue par un courant établi qui, en quelque sorte, stabilise le rotor pendant ladite démagnétisation. This arrangement, according to which the switch control sequence is such that there are always two successive branches which are traversed by a current, is often adopted in the devices of the prior art. This is because it has been found that the demagnetization of a given branch generates much less vibration in the rotor when another branch of the stator is simultaneously traversed by an established current which, in a way, stabilizes the rotor during said demagnetization.
Sur la figure 4a on a représenté les branches MM1 à MM4 régulièrement réparties sur un angle correspondant à une rotation complète du moteur (3600). Ainsi, les branches MM1 à MM4 définissent quatre quadrants de 900 chacun. L'alimentation des branches MM1 à MM4 selon la séquence de commande qui va être décrite ci-dessous entraîne la création d'un champ électromagnétique tournant représenté par un vecteur V. Par convention, on considérera que, sur les figures 4a à 4e, la référence des mesures angulaires est porté par la branche MM2 coïncidant avec le zéro trigonométrique. De plus, le sens positif de rotation adopté sur ces figures est le sens trigonométrique. In FIG. 4a, the branches MM1 to MM4 are regularly represented over an angle corresponding to a complete rotation of the motor (3600). Thus, the branches MM1 to MM4 define four quadrants of 900 each. The supply of the branches MM1 to MM4 according to the control sequence which will be described below results in the creation of a rotating electromagnetic field represented by a vector V. By convention, it will be considered that, in FIGS. 4a to 4e, the reference of the angular measurements is carried by the branch MM2 coinciding with the trigonometric zero. In addition, the positive direction of rotation adopted in these figures is the trigonometric direction.
La séquence de commande illustrée sur les figures 3a à 3e est la suivante
- pendant la phase I (pas 1 à pas 2), ce sont les branches MM2 et MM3 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM1 et MM4 étant nulles ; la somme des champs électromagnétiques crées dans les branches MM2 et MM3 produit un champ résultant dont le vecteur V est positionné sur la bissectrice de l'angle formé par lesdites branches , c'est à dire à 450 par rapport à l'origine (figure 4b);
- pendant la phase II (pas 2 à pas 3), ce sont les branches MM3 et MM4 de la bobine 3 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM1 et
MM2 de la bobine 1 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné à 1350 par rapport à l'origine (figure 4c)
- pendant la phase III (pas 3 à pas 4), ce sont les branches MM1 et MM4 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM2 et MM3 de la bobine 1 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné à 2250 par rapport à l'origine (figure 4d)
- pendant la dernière phase IV (pas 4 vers nouvelle séquence), les branches MM1 et MM2 de la bobine sont toutes deux parcourues par un courant et engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM3 et MM4 de la bobine 2 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné à 3150 par rapport à l'origine (figure 4e).The command sequence illustrated in Figures 3a to 3e is as follows
- during phase I (step 1 to step 2), it is the branches MM2 and MM3 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM1 and MM4 being zero; the sum of the electromagnetic fields created in the branches MM2 and MM3 produces a resulting field whose vector V is positioned on the bisector of the angle formed by said branches, that is to say at 450 with respect to the origin (FIG. 4b );
- during phase II (step 2 to step 3), it is the branches MM3 and MM4 of the coil 3 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM1 and
MM2 of coil 1 being zero; the vector V is then positioned at 1350 relative to the origin (Figure 4c)
- during phase III (step 3 to step 4), it is the branches MM1 and MM4 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM2 and MM3 of the coil 1 being zero; the vector V is then positioned at 2250 with respect to the origin (Figure 4d)
- during the last phase IV (step 4 towards new sequence), the branches MM1 and MM2 of the coil are both traversed by a current and generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM3 and MM4 of the coil 2 being zero ; the vector V is then positioned at 3150 relative to the origin (Figure 4e).
Avec une commande de ce type, le rotor du moteur pas à pas se déplace par pas angulaires successifs pour suivre la rotation du champ électromagnétique tournant créé par les branches MM1 à MM4. Le mouvement dont est animé le rotor est donc un mouvement non uniforme. Par suite, il se produit des vibrations mécaniques du moteur, qui se répercutent au niveau du mécanisme d'entraînement, tel qu'un réducteur, et au niveau du système asservi. Ces vibrations engendrent un bruit acoustique qui est particulièrement gênant dans les applications automobiles tels que dans les mécanismes de réglage de la position des volets de chauffage/ventilation et/ou climatisation pour habitacle de véhicule. With a control of this type, the rotor of the stepping motor moves in successive angular steps to follow the rotation of the rotating electromagnetic field created by the branches MM1 to MM4. The movement which animates the rotor is therefore a non-uniform movement. As a result, mechanical vibrations of the motor occur, which are reflected at the level of the drive mechanism, such as a reduction gear, and at the level of the slave system. These vibrations generate an acoustic noise which is particularly troublesome in automotive applications such as in mechanisms for adjusting the position of the heating / ventilation and / or air conditioning flaps for the passenger compartment of a vehicle.
Une solution pour linéariser le mouvement du rotor serait d'augmenter le nombre de phases du stator. One solution to linearize the movement of the rotor would be to increase the number of phases of the stator.
Une telle solution n'est cependant pas envisageable car elle engendre un encombrement du moteur plus important et requiert une électronique de commande plus complexe, notamment parce que cette électronique doit comporter autant de sorties de commande qu'il y a de phases à commander.However, such a solution cannot be envisaged since it generates a larger size of the motor and requires more complex control electronics, in particular because this electronics must include as many control outputs as there are phases to be controlled.
Afin de porter remède à cet inconvénient de l'état de la technique, la présente invention concerne un dispositif pour la commande d'un moteur pas à pas comportant un rotor magnétique et un stator qui présente une pluralité de bobines destinées à entraîner ledit rotor, ledit dispositif de commande comprenant une source d'alimentation à laquelle sont reliées lesdites bobines ainsi qu'une unité de contrôle comprenant des moyens pour commander l'alimentation des bobines selon une séquence répétitive qui correspond à plusieurs phases de commande successives, de telle manière que, pour chaque phase de commande (phase nominale) au moins deux bobines successives soient alimentées simultanément. In order to remedy this drawback of the state of the art, the present invention relates to a device for controlling a stepping motor comprising a magnetic rotor and a stator which has a plurality of coils intended to drive said rotor, said control device comprising a power source to which said coils are connected as well as a control unit comprising means for controlling the supply of the coils in a repetitive sequence which corresponds to several successive control phases, so that , for each control phase (nominal phase) at least two successive coils are supplied simultaneously.
L'invention se caractérise en ce que l'unité de contrôle comprend également des moyens pour diviser chaque phase nominale en au moins deux sous-phases de commande successives, et des moyens pour commander l'alimentation d'une troisième bobine, placée immédiatement après les deux dites bobines successives dans l'ordre d'alimentation des bobines, de telle manière que cette troisième bobine soit non alimentée pendant la première sous-phase et soit alimentée pendant la deuxième sous-phase. The invention is characterized in that the control unit also comprises means for dividing each nominal phase into at least two successive control sub-phases, and means for controlling the supply of a third coil, placed immediately after the two said successive coils in the order in which the coils are supplied, so that this third coil is not supplied during the first sub-phase and is supplied during the second sub-phase.
Par le terme être alimenté , il faut comprendre que la bobine est parcourue par un courant, la tension à ses bornes étant non nulle, de sorte qu'un flux magnétique est engendré. By the term being supplied, it should be understood that the coil is traversed by a current, the voltage at its terminals being non-zero, so that a magnetic flux is generated.
De plus, par le terme bobine , il faut comprendre qu'il peut aussi s'agir de demi-bobines lorsque des enroulements à point milieu sont bobinés sur la stator, le point milieu étant par exemple relié à la source d'alimentation. Dans la suite de la description, on utilisera aussi le terme générique branche pour désigner tout enroulement ou partie d'enroulement correspondant à une phase du stator. In addition, by the term coil, it should be understood that it can also be half-coils when mid-point windings are wound on the stator, the mid-point being for example connected to the power source. In the following description, the generic term branch will also be used to designate any winding or part of a winding corresponding to a phase of the stator.
Selon une caractéristique de l'invention, la source d'alimentation est une source de tension continue et l'unité de contrôle commande la tension aux bornes des bobines par la fermeture des interrupteurs. According to a characteristic of the invention, the power source is a DC voltage source and the control unit controls the voltage across the coils by closing the switches.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la source d'alimentation est une source de courant continu et l'unité de contrôle commande le courant circulant dans les bobines par la fermeture des interrupteurs. According to another characteristic of the invention, the power source is a direct current source and the control unit controls the current flowing in the coils by closing the switches.
Selon une caractéristique de l'invention, les deux sous-phases sont de même durée, égale à la moitié de la durée d'une phase nominale. According to a characteristic of the invention, the two sub-phases are of the same duration, equal to half the duration of a nominal phase.
Selon une caractéristique de l'invention, l'unité de contrôle comprend une horloge et un microcontrôleur qui est piloté par un programme destiné à la mise en oeuvre de la séquence de commande de l'alimentation des bobines. According to a characteristic of the invention, the control unit comprises a clock and a microcontroller which is controlled by a program intended for the implementation of the sequence for controlling the supply of the coils.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la commande d'un moteur pas à pas de type unipolaire qui se caractérise en ce qu'il est constitué par un dispositif tel que décrit ci-dessus. The invention also relates to a device for controlling a stepping motor of the unipolar type which is characterized in that it consists of a device as described above.
Plus particulièrement, elle concerne un dispositif pour la commande d'un moteur pas à pas de type unipolaire à quatre phases comportant deux bobines dont les extrémités sont reliées à la masse par l'intermédiaire chacune d'un interrupteur commandé par l'unité de contrôle, chacune de ces bobines comportant un point milieu relié à la source d'alimentation, qui se caractérise en ce qu'il comporte un dispositif de commande tel que ci-dessus. More particularly, it relates to a device for controlling a stepping motor of the unipolar type with four phases comprising two coils, the ends of which are connected to earth each by means of a switch controlled by the control unit. , each of these coils having a midpoint connected to the power source, which is characterized in that it comprises a control device as above.
L'invention concerne aussi un dispositif pour la commande d'un moteur pas à pas de type bipolaire qui se caractérise en ce qu'il est constitué par un dispositif tel que décrit ci-dessus. The invention also relates to a device for controlling a bipolar stepping motor which is characterized in that it consists of a device as described above.
De plus, elle concerne un moteur pas à pas, notamment pour la commande d'un mécanisme de véhicule, comportant un rotor magnétique et un stator qui présente une pluralité de bobines destinées à entraîner ledit rotor, qui se caractérise en ce qu'il comporte un dispositif de commande tel que ci-dessus pour la commande de ses bobines. In addition, it relates to a stepping motor, in particular for controlling a vehicle mechanism, comprising a magnetic rotor and a stator which has a plurality of coils intended to drive said rotor, which is characterized in that it comprises a control device as above for controlling its coils.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés qui sont
- à la figure 1 et à la figure 2 déjà analysées, des représentations schématiques d'un moteur pas à pas
- à la figure 3 également déjà analysée, des diagrammes temporels illustrant une séquence répétitive de la commande en tension des phases du moteur selon l'art antérieur
- à la figure 4 également déjà analysée, des schémas montrant la position du champ électromagnétique tournant créé par les bobines du stator selon l'art antérieur
- à la figure 5, des diagrammes temporels illustrant une séquence répétitive de la commande en tension des phases du moteur selon l'invention
- à la figure 6, des schémas montrant la position du champ électromagnétique tournant créé par les bobines du stator selon l'invention
Un mode de réalisation de la présente invention est décrit ci-après dans son application à un moteur pas à pas commandé en tension et comportant quatre phases, tel que le moteur représenté aux figures 1 et 2.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows, with reference to the accompanying drawings which are
- in Figure 1 and Figure 2 already analyzed, schematic representations of a stepper motor
- in Figure 3 also already analyzed, time diagrams illustrating a repetitive sequence of the voltage control of the phases of the motor according to the prior art
- in Figure 4 also already analyzed, diagrams showing the position of the rotating electromagnetic field created by the stator coils according to the prior art
- in FIG. 5, time diagrams illustrating a repetitive sequence of the voltage control of the phases of the motor according to the invention
- in Figure 6, diagrams showing the position of the rotating electromagnetic field created by the stator coils according to the invention
An embodiment of the present invention is described below in its application to a voltage-controlled stepping motor and comprising four phases, such as the motor shown in FIGS. 1 and 2.
Sur la figure 5a, on a représenté en fonction du temps, une séquence d'impulsions d'une horloge de l'électronique de contrôle 4 du dispositif selon l'invention. La durée de la période T entre deux impulsions successives est de 5 millisecondes. La fréquence de l'horloge utilisée dans un dispositif selon l'invention est donc deux fois plus grande que la fréquence de l'horloge utilisée dans un dispositif selon l'art antérieur. In FIG. 5a, a sequence of pulses of a clock of the control electronics 4 of the device according to the invention has been represented as a function of time. The duration of the period T between two successive pulses is 5 milliseconds. The frequency of the clock used in a device according to the invention is therefore twice as high as the frequency of the clock used in a device according to the prior art.
Sur les figures 5b à 5e, on a représenté en fonction du temps les tensions V1 à V4 imposées aux points M1 à M4 par la séquence d'ouverture ou de fermeture des interrupteurs I1 à 14. Les séquences de tension représentées sur ces figures 5b à 5e sont synchronisées sur la séquence d'impulsions représentée sur la figure 5a. In FIGS. 5b to 5e, the voltages V1 to V4 imposed on the points M1 to M4 are represented as a function of time by the sequence of opening or closing of the switches I1 to 14. The voltage sequences represented in these FIGS. 5b to 5e are synchronized to the pulse sequence shown in Figure 5a.
La séquence de commande illustrée sur les figures 5a à 5e, qui doivent être considérées en regard des figure 4b à 4e et 6a à 6b (sur lesquelles les mêmes conventions qu'aux figures 4a à 4e sont adoptées), est la suivante
- pendant la sous-phase I (pas 1 à pas 2, première sous-phase), les branches MM2 et MM3 sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM1 et
MM4 étant nulles ; la somme des champs électromagnétiques crées dans les branches MM2 et MM3 produit un champ résultant dont le vecteur V est positionné sur la bissectrice de l'angle formé par lesdites branches c'est à dire à 450 par rapport à l'origine (figure 4b);
- pendant la sous-phase II (pas 1 à pas 2, seconde sous-phase), ce sont les branches MM2, MM3 et MM4 qui sont parcourues par un courant qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes de la branche
MM4 étant nulle ; la somme des champs électromagnétiques crées dans les branches MM2, MM3 et MM4 produit un champ résultant dont le vecteur V est positionné sur la branche
MM3, c'est à dire à 900 par rapport à l'origine (figure 6a);
- pendant la sous-phase III (pas 2 à pas 3, première sous-phase), ce sont les branches MM3 et MM4 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes de la branche MM1 et
MM2 de la bobine 1 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné à 1350 par rapport à l'origine (figure 4c)
- pendant la sous-phase IV (pas 2 à pas 3, seconde sous-phase), ce sont les branches MM1, MM3 et MM4 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes de la branche
MM2 de la bobine 1 étant nulle ; le vecteur V est alors positionné sur la branche MM4, c'est à dire à 1800 par rapport à l'origine (figure 6b)
- pendant la phase V (pas 3 à pas 4, première sous-phase), ce sont les branches MM1 et MM4 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM2 et
MM3 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné sur la bissectrice de l'angle formé par les branches MM1 et
MM4 c'est à dire à 2250 par rapport à l'origine (figure 4d)
- pendant la phase VI (pas 3 à pas 4, seconde sous-phase), ce sont les branches MM1 MM2 et MM4 qui sont parcourues par un courant et qui engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes de la branche MM3 étant nulle ; le vecteur V est alors positionné sur la branche MM1 à dire à 2700 par rapport à l'origine (figure 6c)
- pendant la sous-phase VII (pas 4 vers nouvelle séquence, première sous-phase), les branches MM1 et MM2 sont toutes deux parcourues par un courant et engendrent des flux magnétiques, les tensions aux bornes des branches MM3 et MM4 étant nulles ; le vecteur V est alors positionné sur la bissectrice de l'angle formé par les branches MM1 et MM2 c'est à dire à 3150 par rapport à l'origine (figure 4e).The control sequence illustrated in FIGS. 5a to 5e, which must be considered with reference to FIGS. 4b to 4e and 6a to 6b (on which the same conventions as in FIGS. 4a to 4e are adopted), are as follows:
- during sub-phase I (step 1 to step 2, first sub-phase), the branches MM2 and MM3 are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages across the terminals of the branches MM1 and
MM4 being zero; the sum of the electromagnetic fields created in the branches MM2 and MM3 produces a resulting field whose vector V is positioned on the bisector of the angle formed by the said branches, ie at 450 with respect to the origin (FIG. 4b) ;
- during sub-phase II (step 1 to step 2, second sub-phase), it is the branches MM2, MM3 and MM4 which are traversed by a current which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branch
MM4 being zero; the sum of the electromagnetic fields created in the branches MM2, MM3 and MM4 produces a resulting field whose vector V is positioned on the branch
MM3, that is to say 900 with respect to the origin (FIG. 6a);
- during sub-phase III (step 2 to step 3, first sub-phase), it is the branches MM3 and MM4 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branch MM1 and
MM2 of coil 1 being zero; the vector V is then positioned at 1350 relative to the origin (Figure 4c)
- during sub-phase IV (step 2 to step 3, second sub-phase), it is the branches MM1, MM3 and MM4 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branch
MM2 of coil 1 being zero; the vector V is then positioned on the branch MM4, that is to say at 1800 with respect to the origin (FIG. 6b)
- during phase V (step 3 to step 4, first sub-phase), it is the branches MM1 and MM4 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM2 and
MM3 being zero; the vector V is then positioned on the bisector of the angle formed by the branches MM1 and
MM4 i.e. 2250 from the origin (Figure 4d)
- during phase VI (step 3 to step 4, second sub-phase), these are the branches MM1 MM2 and MM4 which are traversed by a current and which generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branch MM3 being zero; the vector V is then positioned on the branch MM1 to say at 2700 with respect to the origin (FIG. 6c)
- during sub-phase VII (step 4 towards new sequence, first sub-phase), the branches MM1 and MM2 are both traversed by a current and generate magnetic fluxes, the voltages at the terminals of the branches MM3 and MM4 being zero; the vector V is then positioned on the bisector of the angle formed by the branches MM1 and MM2, that is to say at 3150 relative to the origin (FIG. 4e).
- pendant la dernière sous-phase VIII (pas 4 vers nouvelle séquence, seconde sous-phase), les branches MM1,
MM2 et MM3 sont parcourues par un courant et engendrent des flux magnétiques, la tension aux bornes de la branche
MM4 étant nulle ; le vecteur V est alors positionné sur la branche MM2 c'est à dire à 3600 par rapport à l'origine c' est à dire aussi que le vecteur V est positionné sur l'origine (figure 6d).- during the last sub-phase VIII (step 4 towards new sequence, second sub-phase), the branches MM1,
MM2 and MM3 are traversed by a current and generate magnetic fluxes, the voltage across the branch
MM4 being zero; the vector V is then positioned on the branch MM2, that is to say at 3600 with respect to the origin, that is to say also that the vector V is positioned on the origin (FIG. 6d).
Comme on peut le voir sur les figures 5b à 5e, la tension V3 n'est plus le complément de la tension V1, et la tension V4 n'est plus le complément de la tension V2. As can be seen in FIGS. 5b to 5e, the voltage V3 is no longer the complement of the voltage V1, and the voltage V4 is no longer the complement of the voltage V2.
De même, la tension V2 n'est plus en retard de 900 par rapport à la tension V1, la tension V3 n'étant plus en retard de 90" par rapport à la tension V2, et la tension V4 n'étant elle-même plus en retard de 900 par rapport à la tension V3. Likewise, the voltage V2 is no longer behind by 900 with respect to the voltage V1, the voltage V3 being no longer behind by 90 "with respect to the voltage V2, and the voltage V4 not being itself more late than 900 compared to voltage V3.
Ainsi qu'on l'a compris, la séquence de commande selon l'invention permet au rotor du moteur pas à pas d'occuper huit positions angulaires différentes alors que le stator ne possède que quatre phases. On divise ainsi par deux l'angle de rotation élémentaire que le rotor parcourt à chaque impulsion d'horloge, ce qui diminue de façon significative les vibrations dans le moteur et le bruit généré dans le mécanisme asservi. As understood, the control sequence according to the invention allows the rotor of the stepper motor to occupy eight different angular positions while the stator has only four phases. We thus divide by two the elementary angle of rotation that the rotor travels with each clock pulse, which significantly reduces the vibrations in the motor and the noise generated in the slave mechanism.
Il faut bien considérer que cette séquence ne vise pas à augmenter la finesse du positionnement du rotor en augmentant le nombre de pas sur lesquels le rotor peut s'immobiliser. En effet, le nombre de pas sur lesquels le rotor peut s'arrêter est toujours de quatre, la séquence de commande selon l'invention permettant d'insérer une position intermédiaire, ou position de transition du rotor entre deux de ces pas. L'unité de contrôle 4 et les interrupteurs I1 à I4 sont constitués par un microcontrôleur qui est piloté par un programme destiné à la mise en oeuvre de la séquence de commande des bobines. Ce programme ne présente de points d'arrêt possibles que sur les quatre pas correspondant aux figures 4b à 4e et non sur les positions intermédiaires correspondant aux figures 6a à 6d. It should be borne in mind that this sequence is not intended to increase the fineness of the positioning of the rotor by increasing the number of steps on which the rotor can stop. Indeed, the number of steps on which the rotor can stop is always four, the control sequence according to the invention making it possible to insert an intermediate position, or transition position of the rotor between two of these steps. The control unit 4 and the switches I1 to I4 are constituted by a microcontroller which is controlled by a program intended for the implementation of the control sequence of the coils. This program presents possible stopping points only on the four steps corresponding to FIGS. 4b to 4e and not on the intermediate positions corresponding to FIGS. 6a to 6d.
Les moyens de l'unité de contrôle 4 qui permettent la mise en oeuvre de l'invention comprennent donc une horloge qui produit le signal d'horloge représenté à la figure 5a, un microcontrôleur et un programme pour piloter ce microcontrôleur, ce programme effectuant la mise en oeuvre de la séquence de commande de l'alimentation des bobines. The means of the control unit 4 which allow the implementation of the invention therefore comprise a clock which produces the clock signal shown in FIG. 5a, a microcontroller and a program for controlling this microcontroller, this program performing the implementation of the control sequence of the coil supply.
Les interrupteurs I1 à I4 représentés à la figure 2 sont constitués par les sorties de commande du microcontrôleur. The switches I1 to I4 represented in FIG. 2 are constituted by the control outputs of the microcontroller.
Avec le signal d'horloge représenté à la figure 5a et la séquence de commande représentée aux figures 5b à 5e, il y a deux sous-phases par phase de commande nominale et chaque sous-phase a une durée égale à la moitié de la durée d'une phase nominale. D'autres configurations sont bien sûr envisageables. With the clock signal shown in Figure 5a and the control sequence shown in Figures 5b to 5e, there are two sub-phases per nominal control phase and each sub-phase has a duration equal to half the duration of a nominal phase. Other configurations are of course possible.
Par ailleurs, un mode de réalisation de la présente invention a été décrit ci-dessus dans son application à un moteur pas à pas commandé en tension et comportant quatre phases. Il est bien évident que l'invention est également applicable à un moteur pas à pas commandé en courant et/ou comportant un nombre de phases différent. Furthermore, an embodiment of the present invention has been described above in its application to a voltage-controlled stepping motor and comprising four phases. It is obvious that the invention is also applicable to a stepping motor controlled in current and / or comprising a different number of phases.
Enfin, l'invention a été décrite dans son application à la commande d'un moteur pas à pas unipolaire, mais elle peut aussi bien s'appliquer à la commande d'un moteur pas à pas bipolaire. Finally, the invention has been described in its application to the control of a unipolar stepper motor, but it can also be applied to the control of a bipolar stepper motor.
Claims (9)
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|---|---|---|---|
| FR9508783A FR2736775B1 (en) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | DEVICE FOR CONTROLLING A STEPPING MOTOR, ESPECIALLY FOR REDUCING NOISE IN MOTOR VEHICLE MECHANISMS. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| FR2736775B1 FR2736775B1 (en) | 1997-08-14 |
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Family Applications (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3335315A1 (en) * | 1983-01-27 | 1984-08-02 | VEB Kombinat Robotron, DDR 8010 Dresden | Method for operating a two-phase permanent-magnet stepping motor with a unipolar drive |
| DE3718079A1 (en) * | 1986-05-29 | 1987-12-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | METHOD FOR OPERATING AND CONTROLLING A STEPPER MOTOR |
| US5321340A (en) * | 1991-04-05 | 1994-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Driving method for three-phase stepping motor |
-
1995
- 1995-07-13 FR FR9508783A patent/FR2736775B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3335315A1 (en) * | 1983-01-27 | 1984-08-02 | VEB Kombinat Robotron, DDR 8010 Dresden | Method for operating a two-phase permanent-magnet stepping motor with a unipolar drive |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| M. LENZ: "Schrittmotor-IC für bipolaren Betrieb", FEINWERKTECHNIK + MESSTECHNIK, vol. 94, no. 2, DE, pages 91 - 93 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2736775B1 (en) | 1997-08-14 |
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