Procédé pour réduire la consommation d'un moteur pas à pas et dispositif mettant en oeuvre ce procédé

Abstract

 La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour réduire la consommation d'un moteur pas-à-pas en adaptant automatiquement la durée de chaque impulsion motrice fournie à ce moteur à la charge mécanique que ce dernier doit entraîner.
Le procédé consiste à former chaque impulsion motrice d'une suite d'impulsions élémentaires séparées par des périodes d'interruption et à déterminer la charge mécanique en mesurant pendant ces périodes d'interruption une grandeur représentative de la variation de la tension induite dans l'enroulement (11a) par la rotation du rotor.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé pour réduire la consommation d'un moteur pas-à-pas en adaptant automatiquement la durée de chaque impulsion motrice fournie à ce moteur à la charge que ce dernier doit entraîner.

[0002] L'invention concerne également un dispositif de commande d'un moteur pas-à-pas d'une pièce d'horlogerie, ce dispositif mettant en oeuvre le procédé précité.

[0003] On a déjà proposé plusieurs procédés pour réduire la consommation d'un moteur pas-à-pas.

[0004] Le brevet français no 2.200.675, par exemple, propose de mesurer la charge que doit entraîner le moteur, en mesurant en permanence le courant circulant dans l'enroulement du moteur lors de l'application sur cet enroulement d'une impulsion motrice et en interrompant ladite impulsion motrice lorsque ce courant passe par un minimum.

[0005] La détection de ce minimum de courant est malaisée en raison des parasites pouvant se superposer au signal de mesure de courant. Il en résulte que ce procédé connu est peu fiable. Par ailleurs, pour certains moteurs ainsi que dans le cas où la charge que doit entraîner le moteur devient importante, ce minimum disparaît de sorte que ce procédé connu devient inapplicable.

[0006] La présente invention a pour objet de proposer un procédé fiable et sûr convenant à tous les types de moteur et permettant d'adapter la longueur de l'impulsion motrice à la charge que doit entraîner le moteur.

[0007] Le procédé selon l'invention consiste à réaliser au cours de chaque impulsion motrice plusieurs périodes d'interruption élémentaires pendant lesquelles la source d'alimentation est déconnectée de l'enroulement, et à déterminer la charge mécanique entraînée par le moteur en mesurant durant les périodes d'interruption une grandeur représentative de la variation de la tension induite de mouvement, c'est-à-dire de la tension induite dans l'enroulement du moteur par le mouvement du rotor.

[0008] La tension U. induite dans l'enroulement du moteur par la rotation du rotor est fonction de la vitesse de ce rotor, et son évolution en fonction du temps dépend de la charge que doit entraîner le moteur. Il est donc possible de déterminer cette charge par la mesure de l'évolution de la tension induite de mouvement depuis le début de l'impulsion motrice.

[0009] Pendant la rotation du rotor, cette tension induite U_i croît, atteint un maximum puis décroît de façon différente selon que la charge du moteur est faible ou grande. Dans le premier cas, cette tension induite croît et décroît à des moments plus rapprochés du début de l'impulsion motrice que dans le second cas.

[0010] En détectant l'instant t₁ où cette tension induite atteint une valeur prédéterminée judicieusement choisie U_is et en mesurant le laps de temps s'écoulant entre le début, de l'impulsion motrice et cet instant t_l, on obtient une mesure de la variation de la tension induite et donc de la valeur instantanée de la charge entraînée par le moteur. Cette mesure étant réalisée alors même que l'impulsion motrice est appliquée sur l'enroulement du moteur, il est dès lors possible de régler la longueur de cette même impulsion motrice en fonction de ladite valeur instantanée de la charge, réalisant ainsi un asservissement direct.

[0011] La demanderesse a constaté qu'une durée optimale d'impulsion motrice, permettant une consommation minimale du moteur tout en garantissant que le rotor termine correctement tous ses pas, peut être déterminée en mesurant le laps de temps T_d s'écoulant entre le début de l'impulsion motrice et l'instant t_l, et en calculant pour la durée totale de l'impulsion motrice une valeur T_opt = λT_d + Δ où À et Δ sont des constantes déterminées expérimentalement pour chaque type de moteur et valables pour tous les moteurs ayant les mêmes caractéristiques électriques et magnétiques.

[0012] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l'invention, description faite en référence au dessin annexé dans lequel :

- la figure 1 est un schéma électrique équivalent d'un moteur pas-à-pas;

- la figure 2 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande selon un mode de réalisation de l'invention;

- la figure 2a est un diagramme de quelques signaux mesurés dans le schéma de la figure 2;

- les figures 3 et 3a sont des schémas détaillés d'une partie du dispositif de la figure 2, selon deux modes de réalisation de l'invention;

- la figure 4 est un schéma détaillé d'une deuxième partie du dispositif de la figure 2, selon un mode de réalisation de l'invention;

- la figure 4a est un diagramme en fonction du temps de l'état de comptage du compteur 27 du circuit de la figure 4;

- la figure 5 est un schéma détaillé d'une troisième partie du dispositif de la figure 2, selon un mode de réalisation de l'invention;

- la figure 5a représente partiellement les diagrammes du courant circulant dans l'enroulement du moteur ainsi que des signaux mesurés en divers points du circuit de la figure 5;

- la figure 6 est un schéma détaillé d'une quatrième partie du dispositif de la figure 2; et

- la figure 6a est un diagramme en fonction du temps de signaux mesurés en divers points du circuit de la figure 6.

[0013] La figure 1 représente le schéma équivalent d'un moteur pas-à-pas. L'enroulement du moteur est représenté par un enroulement 1 d'inductivité L et de résistance nulle, et par une résistance 2 de valeur R égale à la résistance de l'enroulement du moteur. Un rotor la, symbolisé par son aimant permanent bipolaire, est couplé magnétiquement à l'enroulement 1,2 par un stator non représenté. La tension induite de mouvement, c'est-à-dire celle qui est induite dans l'enroulement du moteur par la rotation du rotor, est symbolisée dans la figure 1 par la source de tension 3. La valeur de cette tension induite est désignée par U..

[0014] La source d'alimentation du moteur est représentée par une source 4 de résistance interne nulle et de force électromotrice V et par une résistance 5 de valeur R^* égale à la résistance interne de la source réelle servant à alimenter le moteur.

[0015] Enfin, dans ce schéma de la figure 1, le circuit de commande du moteur est symbolisé par un premier interrupteur 6 servant à onnecter et à déconnecter la source 4, 5 de l'enroulement 1, 2 du noteur, et par un second interrupteur 7 servant à mettre cet enroulement en court-circuit ou à supprimer ce court-circuit.

[0016] D'une manière générale, les courants et les tensions intervenant jans le fonctionnement du moteur sont donnés par la relation :

dans laquelle U_m est la tension aux bornes du moteur et i est le courant circulant dans son enroulement. Lorsque l'interrupteur 6 est fermé et que l'interrupteur 7 est ouvert, cette tension U_m est égale à V - R*.i. Pendant les périodes d'interruption des impulsions motrices, l'interrupteur 6 est ouvert et l'interrupteur 7 est fermé. La tension U_m est donc nulle, à condition que la résistance interne de l'interrupteur 7 soit négligeable, ce qui est le cas en pratique. Pendant les périodes d'interruption, l'équation (1) ci-dessus peut donc s'écrire :

[0017] Si les périodes d'interruption ont une durée Tl beaucoup plus courte que la constante de temps _T = R de l'enroulement, on peut admettre que

où I et I sont les valeurs du a b courant i au début et à la fin de chaque période d'interruption.

[0018] Dans ces conditions, en remplaçant L par R.τ, l'équation (2) peut s'écrire :

ou encore :

[0019] Cette équation (3) montre que la tension U_i induite dans l'enroulement du moteur par la rotation du rotor peut être déterminée à chaque période d'interruption, c'est-à-dire à chaque période au cours de laquelle la source d'alimentation est déconnectée de l'enroulement et ce dernier est mis en court-circuit, en mesurant les valeurs I_a et I_b du courant au début et à la fin de chacune des périodes d'interruptions, les grandeurs R, Tl et τ étant connues.

[0020] Pratiquemment, il n'est pas nécessaire de mesurer la tension U_i elle-même et de la comparer avec une tension de seuil U_is pour déterminer l'instant t_l. Il suffit, par exemple, de déterminer la valeur du terme (I_a

- I_b) de l'équation (3) ci-dessus et de comparer cette valeur avec une valeur de référence

[0021] La détermination de la valeur du terme (I

- I_b) peut se faire en mesurant et en mettant en mémoire la valeur du courant I_a au début de la période de mesure, en multipliant la valeur mesurée et mémorisée par une constante a =

qui est connue puisque τ et Tl sont connus, en mesurant le courant I_b à la fin de la période de mesure, et en calculant la différence (α·T_a - I_b).

[0022] Cette différence est ensuite comparée à la valeur β, et un signal est produit lorsque cette comparaison montre que (α·I_a - I_b) ≥ β. Ce signal indique que la tension U_i est devenue égale ou supérieure à la tension de seuil U_is, et donc que l'instant t₁ a été atteint ou dépassé.

[0023] Pour déterminer l'instant t₁, il est également possible de mesurer le courant I_a et de calculer le produit α·I_a comme ci-dessus, de calculer la différence (a·I_a - β), de mesurer le courant I_b circulant dans l'enroulement à la fin de la période d'interruption, et de comparer ce courant I_b à la différence (α·I_a - β). Lorsque le courant I_b est égal ou inférieur à cette différence (α·I_a - 6), la tension U. est égale ou supérieure à la tension de référence U_is.

[0024] Il faut noter que les considérations faites ci-dessus restent valables si les calculs et les comparaisons sont faits en utilisant, à la place de la valeur des courants I et I_b, la valeur de deux courants I_a' et I_b' mesurés au début et à la fin d'une période de mesure ayant une durée Tl' inférieure à Tl, et si, bien entendu, la valeur Tl est remplacée par cette valeur Tl'.

[0025] Il n'est pas nécessaire d'attendre la fin de la période d'interruption ou de mesure pour faire les différents calculs et comparaisons ci-dessus. Il est possible de mesurer en permanence le courant i qui circule dans l'enroulement après le début de la période d'interruption ou de mesure et d'utiliser la valeur de ce courant, à la place du courant I_b, pour faire ces calculs et ces comparaisons, également en permanence.

[0026] Dans les exemples qui vont être décrits ci-dessous, les divers courants Ia, I_b et i sont mesurés par la valeur des tensions U_a, U_b et u qu'ils produisent respectivement en passant dans une résistance de mesure branchée en série avec l'enroulement du moteur pendant les périodes d'interruption de l'impulsion motrice. Il est évident que les différents calculs décrits ci-dessus sont alors effectués sur les tensions qui représentent ces courants et qui leurs sont proportionnelles. Le facteur β est alors remplacé par un facteur

où R est la valeur de la résistance de mesure.

[0027] L'équation (3) ci-dessus devient dans ces conditions :

[0028] La pièce d'horlogerie représentée à titre d'exemple par la figure 2 comprend un circuit 8 générateur d'un signal de standard de temps H, ayant une fréquence égale, par exemple, à 16'384 Hz. Le circuit 8 est formé d'un oscillateur à quartz et d'un premier étage diviseur par deux, et sa sortie est reliée à l'entrée d'un circuit diviseur 9 élaborant, à partir du signal de standard de temps H divers signaux périodiques comprenant notamment un signal I de fréquence égale à 1/2 Hz, un signal J de fréquence égale à 1 Hz et un signal K de fréquence égale à 64 Hz.

[0029] La pièce d'horlogerie de la figure 2 comporte en outre un circuit formateur d'impulsions 15 dont la sortie délivre un signal, désigné par Z, formé d'une suite d'impulsions qui passent à l'état "1" chaque fois que le signal J passe lui-même à l'état "1", c'est-à-dire chaque seconde (voir la figure 2a). Les impulsions du signal Z repassent à l'état "0" en réponse à un signal N délivré par un circuit de calcul 26 qui sera décrit plus loin. L'instant où ce signal N apparaît détermine donc la durée des impulsions du signal Z.

[0030] Le circuit formateur d'impulsions 15 délivre également un signal auxiliaire désigné par 0 formé d'impulsions qui passent à l'état "1" en même temps que les impulsions Z mais qui ont une durée fixe de, par exemple, 7,8 millisecondes.

[0031] Chaque fois que le signal Z est à l'état "1", un circuit d'entraînement 12 délivre une impulsion motrice à l'enroulement lla du moteur 11. La tension mesurée aux bornes de cet enroulement lIa est désignée par U _m à la figure 2a. L'énergie fournie à l'enroulement lla pendant chaque impulsion motrice est délivrée par une source d'alimentation 10.

[0032] La polarité des impulsions motrices est déterminée par l'état logique du signal I, qui prend alternativement l'état "0" et l'état "1" pendant 1 seconde.

[0033] Le circuit d'entraînement 12 est en outre agencé de manière que les impulsions motrices soient hachées en réponse à un signal M formé d'impulsions ayant une fréquence élevée. Chaque fois que le signal M est à l'état "1", par exemple, le circuit d'entraînement 12 interrompt la liaison entre la source d'alimentation 10 et l'enroulement lla, et met ce dernier en court-circuit. Pendant ces périodes d'interruption, le circuit 12 délivre sur une sortie 12a une tension proportionnelle au courant qui circule dans l'enroulement lla. Cette tension est utilisée par un circuit de mesure 16, dont un exemple sera décrit plus loin, pour déterminer l'instant t₁ où la tension U. induite dans l'enroulement lla par la rotation du rotor atteint la valeur de référence Uis.

[0034] A l'instant t₁, ce circuit de mesure 16 délivre à sa sortie 16e un signal P, qui est à son tour utilisé par le circuit de calcul 26 pour fournir le signal N à un instant t₂. Ce circuit de calcul 26, dont un exemple sera décrit plus loin, est agencé de manière que l'instant t₂ soit séparé du début de l'impulsion motrice par un temps égal à (λ·T_d + Δ), où λ et Δ sont les constantes déterminées expérimentalement mentionnées ci-dessus. Ce temps est donc égal à la durée optimale de l'impulsion motrice. Comme le signal N fait repasser le signal Z à l'état "0", ce signal Z, et donc l'impulsion motrice, ont une durée égale à cette durée optimale.

[0035] Le signal M est fourni par un circuit 13, dont un exemple sera décrit plus loin. La durée de chaque impulsion de ce signal M et la durée du laps de temps qui sépare ces impulsions sont déterminées par le contenu d'une mémoire 14.

[0036] La figure 3 représente le schéma d'un exemple d'une première forme d'exécution du circuit 16 de mesure de la tension induite U_i du dispositif représenté la figure 2. Ce circuit 16 comprend une entrée 16a qui reçoit du circuit 12 la tension proportionnelle au courant circulant dans l'enroulement lla, un condensateur 18 dont une armature est reliée à la masse 19 et dont l'autre armature 18a est reliée à l'entrée 16a par une porte de transmission 20 ainsi qu'à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur opérationnel 21 dont la sortie est reliée directement à son entrée inverseuse. L'électrode de commande de la porte 20 est reliée à la sortie Q d'une bascule de type T 22 dont l'entrée d'horloge T reçoit le signal M par l'intermédiaire de l'entrée 16c et dont l'entrée de remise à zéro R reçoit le signal H par l'intermédiaire de l'entrée 16d.

[0037] Un circuit de calcul 23 comporte un diviseur de tension formé de deux résistances 231 et 232 branchées en série entre la sortie de l'amplificateur 21 et la masse, et un amplificateur différentiel 233 dont l'entrée non-inverseuse est reliée au point de liaison des résistances 231 et 232. Le circuit 23 comporte en outre deux résistances 234 et 235 branchées en série entre la sortie de l'amplificateur 233 et un générateur de tension 24. L'entrée inverseuse de l'amplificateur 233 est reliée au point de liaison des résistances 234 et 235.

[0038] La sortie de l'amplificateur 233 est reliée à l'entrée non-inverseuse d'un autre amplificateur différentiel 25 dont l'entrée inverseuse est reliée à la borne 16a par l'intermédiaire d'une porte de transmission 20a. L'électrode de commande de cette porte 20a est reliée à la sortie Q d'une bascule 22a de type T dont l'entrée d'horloge T reçoit le signal M par l'intermédiaire d'un inverseur 22b et dont l'entrée R reçoit le signal H.

[0039] La sortie de l'amplificateur 25 constitue la sortie 16e du circuit de mesure 16.

[0040] Le fonctionnement du circuit de la figure 3 est le suivant : au moment du passage à l'état "1" du signal M, au début de chaque période d'interruption, la sortie Q de la bascule 22 passe à l'état "1", ce qui entraîne l'ouverture de la porte 20. Lorsque le signal H passe également à l'état "1", environ 30 microsecondes plus tard, la sortie Q de la bascule 22 repasse à l'état "0", et la porte 20 se bloque à nouveau. Pendant que la porte 20 est ouverte, le condensateur 18 se charge à une tension U_a proportionnelle au courant I_a qui circule dans l'enroulement lla à cet instant. Cette tension U est appliquée, par l'intermédiaire de l'amplificateur 21, au diviseur de tension formé par les résistances 231 et 232. Les valeurs de ces résistances sont choisies de manière que la tension appliquée à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 233 soit égale à α·U_a, où a est égal à

comme ci-dessus, c'est-à-dire qu'elle soit proportionnelle à a.I .

[0041] Les résistances 234 et 235, ainsi que la tension fournie par le générateur 24 sont choisies de manière que la sortie de l'amplificateur 233 délivre une tension égale à (α·U_a-β'), où

comme ci-dessus.

[0042] A la fin de la période d'interruption, le signal M passe à l'état "0", et la sortie Q de la bascule 22a passe à l'état "1" pendant environ 30 microsecondes. La tension U_b proportionnelle au courant I_b qui circule dans l'enroulement lla à cet instant est donc appliquée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 25 qui la compare à la tension (α·U_a-β') présente à la sortie de l'amplificateur 233. Tant que cette tension U_b est supérieure à cette tension (α·U_a-β'), la sortie de l'amplificateur 25 reste à l'état "0". Si la tension U_b est inférieure à cette tension (α·U_a-β'), la sortie de l'amplificateur 25 délivre le signal P en passant à l'état "1", ce qui indique que la tension U. induite dans l'enroulement par la rotation du rotor a dépassé la tension de seuil U_is. Ce passage de la sortie de l'amplificateur 25 à l'état "1" marque l'instant t_l.

[0043] La figure 3a représente le schéma d'une deuxième forme d'exécution du circuit 16 de mesure de la tension induite U.. Les éléments 18, 20, 20a, 21, 22, 22a, 22b, 24, 231 et 232 de ce circuit sont identiques aux éléments dési-gnés par les mêmes références à la figure 3 et fonctionnent de la même manière.

[0044] Le signal α·U_a présent au point de liaison des résistances 231 et 232 est appliqué à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur 233'. Deux résistances 234' et 235' sont reliées en série entre la porte 20a et la sortie de l'amplificateur 233'. Le point de liaison de ces deux résistances est relié à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 233'. La sortie de l'amplificateur 233' est reliée à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur 25' dont l'entrée inverseuse est reliée à la sortie du générateur de tension 24. La sortie de l'amplificateur 25' constitue dans ce cas la sortie 16e du circuit de mesure 16.

[0045] Les résistances 234' et 235' sont choisies de manière que la sortie de l'amplificateur 233' délivre une tension égale à (α·U_a-U_b). L'amplificateur 25' compare cette tension à la tension β' fournie par le générateur 24. La sortie de l'amplificateur 25' fournit le signal P en passant à l'état "1" lorsque la tension (α·U_a-U_b) devient supérieure à la tension s', c'est-à-dire à nouveau lorsque la tension U_i induite dans l'enroulement par la rotation du rotor devient supérieure à la tension de seuil U_is.

[0046] Comme cela a déjà été noté plus haut, il n'est pas nécessaire d'attendre la fin de la période d'interruption pour faire les différents calculs et comparaisons décrits ci-dessus. La porte 20a, la bascule 22a et l'inverseur 22b peuvent être supprimés des schémas des figures 3 et 3a, l'entrée 16a du circuit 16 étant alors reliée directement à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 25, respectivement à la résistance 235'. Dans ce cas, les calculs et comparaisons sont donc effectués en permanence sur la tension u produite dans la résistance de mesure par le courant i qui circule dans l'enroulement lla après le début de la période d'interruption. Le signal P est alors délivré dès que la tension u devient inférieure à la tension (α·U_a-β'), respectivement dès que la tension (α·U_a-u) devient supérieure à la tension β'.

[0047] La figure 4 représente un exemple de réalisation du circuit calculateur 26 de la figure 2. Dans cet exemple, le circuit 26 comprend un compteur réversible à présélection 27 ayant des bornes de présélection Pl, P2, P3 et P4 reliées respectivement aux bornes de sortieml, M2, M3 et M4 d'une mémoire morte 28. Le compteur 27 comporte une entrée de commande de présélection PE recevant le signal 0 par l'intermédiaire d'un inverseur 29. L'entrée d'horloge CL du compteur 27 est reliée à la sortie d'une porte NON-ET 30 ayant deux entrées reliées chacune à la sortie d'une porte NON-ET 31, respectivement 32. Le circuit 26 comporte en outre un circuit diviseur 33 fournissant deux signaux Q1 et Q2 de fréquences respectives fl et f2, en réponse au signal H. Le signal Q1 est appliqué sur l'une des entrées de la porte 31 tandis que le signal Q2 est appliqué sur l'une des entrées de la porte 32. Une deuxième entrée de la porte 31 est reliée à la sortie Q d'une bascule de type T 34 dont l'entrée d'horloge T est reliée à la borne d'entrée 26a du circuit 26. Une deuxième entrée de la porte 32 est reliée à la sortie Q de la bascule 34. L'entrée de commande de sens de comptage U/D du compteur 27 est reliée .à la sortie Q de la bascule 34.

[0048] Le compteur 27 comporte également une sortie de coïncidence C dont l'état passe à "1" pendant un court instant lorsque le contenu du compteur atteint la valeur zéro. Cette sortie C est reliée à l'entrée d'horloge T d'une bascule de type T 35 dont la sortie Q constitue la sortie 26b du circuit 26, et dont l'entrée de remise à zéro R est reliée à la sortie Q d'une bascule de type T 101. Cette dernière bascule reçoit le signal 0 sur son entrée d'horloge T et le signal H sur son entrée de remise à zéro R. La sortie C du compteur 27 est également reliée à l'entrée de remise à zéro R de la bascule 34.

[0049] La figure 4a illustre le fonctionnement du circuit 26 représenté à la figure 4.

[0050] Entre les impulsions motrices, le signal 0 est à l'état "0", et l'entrée PE du compteur 27 est à l'état "1". Ce compteur 27 est donc bloqué dans l'état où son contenu correspond au contenu de la mémoire 28, qui est désigné par No. Au temps t coïncidant avec le début d'une impulsion motrice, le signal 0 passe à "1", mettant à l'état "0" l'entrée PE du compteur 27 qui est ainsi libéré et commence à compter en sens normal les impulsions issues de la porte 30, à partir de cet état No. Ce comptage est effectué à la fréquence fl. A l'instant t₁ où la tension U_i atteint la valeur U_is, l'entrée 26a passe à "1", et les sorties Q et Q de la bascule 34 passent respectivement à l'état "1" et à l'état "0". L'état de l'entrée de commande U/D du compteur 27 passe à "0". A partir de cet instant, le compteur 27 fonctionne en décompteur. Le décomptage est effectué à la fréquence f2. A l'instant t₂ où le contenu du compteur 27 devient égal à zéro, sa sortie C passe à l'état "1" pendant un court instant, mettant à l'état "1" la bascule 35 dont la sortie Q, qui était précédemment à l'état "0", passe à l'état "1".

[0051] Simultanément, les sorties Q et Q de la bascule 34 repassent à l'état "0", respectivement "1". A la fin de l'impulsion 0, l'entrée PE du compteur 27 repasse à l'état "1". Le contenu de ce compteur 27 reprend donc la valeur fixée dans la mémoire 28 et reste à cette valeur jusqu'à ce que le signal 0 repasse à l'état "1".

[0052] La sortie Q de la bascule 35 est remise à l'état "0" au début de chaque impulsion motrice par l'état "1" qui apparaît à la sortie Q de la bascule 101 en réponse au signal 0. Cet état "1" est supprimé après environ 30 microsecondes, lorsque le signal H passe à l'état "1".

[0053] La figure 4a montre que le temps T qui s'écoule entre le début t_o de l'impulsion motrice et l'apparition, à l'instant t₂ du signal N à la sortie 26b du circuit 26 est lié au temps T_d qui s'écoule entre les instants t_o et t_l par la relation :

dans laquelle fl et f2 sont les fréquences des signaux fournis par les sorties Q1 et Q2 du diviseur 33 et No est le nombre contenu dans la mémoire 28, et donc le nombre contenu par le compteur 27 à l'instant ^t_a.

[0054] La comparaison de cette équation avec l'équation T_opt = λ T_d + Δ mentionnée plus haut, où λ et L sont des constantes déterminées expérimentalement pour chaque type de moteur, permet de choisir les valeurs de fl, f2 et No de manière que ce temps T qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'apparition du signal N soit toujours égal à la durée optimale T_opt de l'impulsion motrice.

[0055] La figure 5 représente un exemple de schéma des circuits 12 et 15 de la figure 2. Le circuit 15 est formé dans cet exemple de deux bascules de type T dont les entrées d'horloge T reçoivent toutes deux le signal J délivré par le diviseur de fréquence 9 de la figure 2 à une fréquence de 1 Hz. L'entrée R de remise à zéro de la bascule 38 reçoit le signal K, également fourni par le diviseur de fréquence 9, à une fréquence de 64 Hz. La sortie Q de cette bascule 38 passe donc à l'état "1" chaque seconde au moment où le signal J passe à l'état "1", et repasse à l'état "0" environ 7,8 millisecondes plus tard, lorsque le signal K passe à son tour à l'état "1". Cette sortie Q de la bascule 38 fournit donc le signal 0.

[0056] L'entrée R de remise à zéro de la bascule 39 reçoit le signal N du circuit de calcul 26 de la figure 2. La sortie Q de cette bascule 39 passe donc également à l'état "1" lorsque le signal J passe à l'état "1", et repasse à l'état "0" lorsque le circuit 26 délivre le signal N à l'instant t₂ déterminé de la manière décrite ci-dessus. Cette sortie Q de la bascule 39 fournit donc le signal Z qui a une durée égale à la durée optimum de l'impulsion motrice.

[0057] Le circuit 12 de la figure 2 comporte, dans cet exemple, un circuit combinatoire 43 formé de quatre portes ET 431 à 434, de deux portes OU 435 et 436 et de deux inverseurs 437 et 438. L'enroulement lla du moteur est branché dans un circuit formé de quatre portes de transmission 44 à 47 connectées de manière classique entre la borne +V de la source d'alimentation 10 et la masse.

[0058] Deux autres portes de transmission 48 et 49 relient chacune une des bornes de l'enroulement lla à une première borne d'une résistance 17 dont la deuxième borne est reliée à la masse. La première borne de cette résistance 17 est également reliée à l'entrée 16a du circuit 16 de la figure 2. Cette résistance 17 constitue la résistance de mesure mentionnée précédemment.

[0059] Les électrodes de commande des portes 44 à 49 sont reliées aux sorties du circuit combinatoire 43 dont les entrées reçoivent respectivement les signaux I, Z et M. Ce circuit combinatoire ne sera pas décrit plus en détail, car il est facile de voir, à l'aide de la figure 5a, que :

- lorsque que le signal Z est à l'état "0", c'est-à-dire entre les impulsions motrices, les électrodes de commande des portes 44 à 49 sont toutes à l'état "0", quel que soit l'état des signaux I et M. Ces portes 44 à 49 sont donc bloquées, et l'enroulement lla est séparé de la source d'alimentation;

- lorsque le signal Z est à l'état "1", c'est-à-dire pendant les impulsions motrices, et que le signal M. est à l'état "0", les portes 44 et 46 sont conductrices si le signal I est à l'état "0", toutes les autres portes étant bloquées, et les portes 45 et 47 sont conductrices si le signal I est à l'état "1", toutes les autres portes étant alors également bloquées. La source d'alimentation est donc reliée à l'enroulement lla par l'intermédiaire des portes 44 et 46 ou 45 et 47, et un courant circule dans l'enroulement lla dans le sens de la flèche llb ou dans le sens inverse. Cette situation est celle qui se présente entre les périodes d'interruption, pendant les impulsions élémentaires; et

- lorsque le signal Z est à l'état "1" et que le signal M est également à l'état "1", les portes 47 et 48 ou 46 et 49 sont conductrices, selon l'état "0" ou "1" du signal I, toutes les autres portes étant alors bloquées. La source d'alimentation est donc déconnectée de l'enroulement lla, et le courant qui passe dans cet enroulement lla passe également dans la résistance 17 dans laquelle il crée la tension appliquée à l'entrée 16a du circuit de mesure 16. Cette situation est celle'qui se présente pendant les périodes d'interruption de l'impulsion motrice.

[0060] La figure 6 représente à titre d'exemple le schéma d'une forme d'éxécution des circuits 13 et 14 du dispositif de la figure 2.

[0061] Le circuit 13 comporte deux compteurs réversibles à présélection 131 et 132. Les entrées U/D de commande de sens de comptage de ces compteurs 131 et 132 sont en permanence à l'état "1". Ces compteurs 131 et 132 fonctionnent donc en décompteurs. Leurs bornes de présélection, désignées ensemble par Pi, sont respectivement reliées aux sorties, désignées ensemble par Si, de deux mémoires 141 et 142 qui forment la mémoire 14 du circuit de la figure 2. Ces mémoires 141 et 142 peuvent être, par exemple, des mémoires mortes.

[0062] Les entrées d'horloge CL des compteurs 131 et 132 sont toutes deux reliées à la sortie du générateur 8 (figure 2) qui délivre le signal H.

[0063] Les compteurs 131 et 132 comportent chacun une sortie de coïncidence C qui délivre une courte impulsion chaque fois que leur contenu devient égal à zéro. Ces sorties de coïncidence C sont reliées aux entrées d'une porte OU 133 dont la sortie est reliée à l'entrée d'horloge T d'une bascule 134 de type T. La sortie Q de cette bascule 134 est reliée à l'entrée de commande de présélection PE du compteur 131 et, par l'intermédiaire d'un inverseur 135, à l'entrée de présélection PE du compteur 132. Cette sortie Q de la bascule 134 est également reliée à la sortie 13a du circuit 13.

[0064] Le fonctionnement du circuit de la figure 6 va être maintenant décrit à l'aide de la figure 6a.

[0065] Lorsque la sortie Q de la bascule 134 est à l'état "0", l'entrée PE du circuit 132 est à l'état "1". Le contenu de ce compteur 132 prend donc un état correspondant au contenu de la .mémoire 142, et ce compteur 132 reste bloqué dans cet état, qui est désigné par N 142 à la figure 6a.

[0066] L'entrée PE du compteur 131 est par contre à l'état "0", et ce compteur 131 décompte les impulsions du signal H. Lorsque son contenu atteint la valeur zéro, sa sortie C délivre une impulsion qui est transmise par la porte 133 à l'entrée T de la bascule 134. La sortie Q de cette dernière, et l'entrée PE du compteur 131 passent donc à l'état "1". Le contenu de ce compteur 131 prend donc un état correspondant au contenu de la mémoire 141, et ce compteur 131 se bloque dans cet état, qui est désigné par N 141 à la figure 6a. Simultanément, l'entrée PE du compteur 132 passe à l'état "0". Ce compteur 132 commence à décompter les impulsions du signal H. Lorsque son contenu atteint la valeur zéro, sa sortie C délivre une impulsion qui est transmise par la porte 133 à l'entrée T de la bascule 134. La sortie Q de cette dernière repasse à l'état "0", et le processus décrit ci-dessus recommence.

[0067] La sortie Q de la bascule 134, qui délivre le signal M, passe donc alternativement à l'état "0" et à l'état "1" pendant des durées qui dépendent de la fréquence du signal H et du contenu des mémoires 141, respectivement 142.

[0068] La durée des périodes d'interruption des impulsions motrices, qui est égale à la durée pendant laquelle le signal M est à l'état "1", et la durée des impulsions élémentaires qui séparent ces périodes d'interruption, qui est égale à la durée pendant laquelle le signal M est à l'état "0", peuvent donc être déterminées indépendamment l'une de l'autre. La manière dont ces durées sont déterminées est quelconque. Elles peuvent être fixes ou varier, d'une manière qui ne sera pas décrite ici, en fonction de paramètres tels que la tension de la source d'alimentation 10, ou la charge mécanique entraînée par le moteur, ou tout autre paramètre.

Revendications

1. Procédé pour réduire la consommation d'un moteur pas-à-pas comportant un enroulement ayant une résistance de valeur R et une inductivité de valeur L, et un rotor couplé magnétiquement audit enroulement, consistant à enclencher une impulsion motrice chaque fois que le rotor doit tourner d'un pas, à détecter la charge mécanique entraînée par le rotor pendant sa rotation, et à asservir la durée de l'impulsion motrice à ladite charge mécanique, caractérisé par le fait qu'il consiste en outre à former ladite impulsion motrice d'une suite d'impulsions élémentaires séparées par des périodes d'interruption de durée Tl, et à déterminer ladite charge mécanique en mesurant pendant lesdites périodes d'interruption une grandeur représentative de la variation de la tension induite dans l'enroulement par la rotation du rotor.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste, pendant chaque période d'interruption, à mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit et à mesurer ladite grandeur représentative de la variation de la tension induite en mesurant la tension produite dans une résistance de mesure de valeur Rm par le courant circulant dans l'enroulement, en mémorisant la valeur de cette tension à un premier instant, en formant le produit de la valeur mémorisée par un premier facteur constant égal à

, où T =

, en formant la différence dudit produit et de la tension mesurée, et en comparant ladite différence à un deuxième facteur constant égal à U_is ·

·

, où U_is est une tension de référence prédéterminée, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite différence devient égale ou supérieure audit deuxième facteur étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste, pendant chaque période d'interruption, à mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit et à mesurer ladite grandeur représentative de la variation de la tension induite en mesurant la tension produite dans une résistance de mesure de valeur Rm par le courant circulant dans l'enroulement, en mémorisant la valeur de cette tension à un premier instant, en formant le produit de la valeur mémorisée par un premier facteur égal à

, où τ =

, en formant la différence dudit produit et d'un deuxième facteur constant égal à U

·

, où U_is est une tension de référence prédéterminée, et en comparant ladite différence à la tension mesurée, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite tension mesurée devient égale ou inférieure à ladite différence étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste, pendant chaque période d'interruption, à mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit et à mesurer ladite grandeur représentative de la variation de la tension induite en mesurant une première et une deuxième tension produites dans une résistance de mesure de valeur Rm par le courant circulant dans l'enroulement à un premier et, respectivement, à un deuxième instant séparés par un intervalle de temps de durée Tl', en formant le produit de la première tension par un premier facteur égal à

, où τ =

, en formant la différence dudit produit et de ladite deuxième tension, et en comparant ladite différence à un deuxième facteur constant égal à U_is ·



, où U_is est une tension de référence prédéterminée, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite différence devient égale ou supérieure audit deuxième facteur étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste, pendant chaque période d'interruption, à mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit et à mesurer ladite grandeur représentative de la variation de la tension induite en mesurant une première et une deuxième tension produites dans une résistance de mesure de valeur Rm par le courant circulant dans l'enroulement à un premier et, respectivement, à un deuxième instant séparés par un intervalle de temps de durée Tl', en formant le produit de la première tension et d'un premier facteur constant égal à

, où τ=

, en formant la différence dudit produit et d'un deuxième facteur constant égal à U_is



, où U_is est une tension de référence prédéterminée, et en comparant ladite différence à ladite deuxième tension, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite deuxième tension devient égale ou inféreure à ladite différence étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

6. Procédé selon les revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que lesdits premier et deuxième instants coïncident respectivement avec le début et la fin de chaque période d'interruption.

7. Dispositif de commande d'un moteur pas-à-pas, comportant un enroulement ayant une résistance de valeur R et une inductivité de valeur L et un rotor couplé magnétiquement audit enroulement, le dispositif comportant des moyens pour produire un signal de commande chaque fois que le rotor doit tourner d'un pas, des moyens pour appliquer à l'enroulement une impulsion motrice en réponse au signal de commande, des moyens pour détecter la charge mécanique entraînée par le rotor, et des moyens pour asservir la durée de l'impulsion motrice à ladite charge mécanique, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour produire un signal de hachage, des moyens pour interrompre l'impulsion motrice pendant des périodes d'interruption de durée Tl en réponse au signal de hachage, et par le fait que les moyens pour détecter la charge mécanique comportent des moyens qui répondent au signal de hachage pour mesurer, pendant les périodes d'interruption, une grandeur représentative de la variation de la tension induite dans l'enroulement par la rotation du rotor.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit en réponse au signal de hachage, des moyens comportant une résistance de mesure de valeur Rm pour produire une tension de mesure représentative du courant circulant dans l'enroulement pendant les périodes d'interruption, et par le fait que les moyens pour mesurer la grandeur représentative de la variation de la tension induite comportent des moyens pour mémoriser la valeur de la tension de mesure à un premier instant, des moyens pour former le produit de la valeur mémorisée par un premier facteur constant égal à

, où τ=

, des moyens pour former la différence dudit produit et de la tension de mesure, et des moyens pour comparer ladite différence à un deuxième facteur constant égal à U_is ·

·

, où U_is est une tension de référence prédéterminée, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite différence devient égale ou supérieure audit deuxième facteur étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit en réponse au signal de hachage, des moyens comportant une résistance de mesure de valeur Rm pour produire une tension de mesure représentative du courant circulant dans l'enroulement pendant les périodes d'interruption, et par le fait que les moyens pour mesurer la grandeur représentative de la variation de la tension induite comportent des moyens pour mémoriser la valeur de la tension de mesure à un premier instant, des moyens pour former le produit de la valeur mémorisée par un premier facteur constant égal à

, où τ=

, des moyens pour former la différence dudit produit et d'un deuxième facteur constant égal à U_is ·

·

, où U_is est une tension de référence prédéterminée, et des moyens pour comparer ladite différence à la tension de mesure, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite tension de mesure devient égale ou inférieure à ladite différence étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit en réponse au signal de hachage, des moyens comportant une résistance de mesure de valeur Rm pour mesurer une première et une deuxième tension produites par le courant circulant dans l'enroulement à un premier et, respectivement, à un deuxième instant séparés par un intervalle de temps Tl', des moyens pour former le produit de la première tension par un premier facteur égal à

, où τ=

, des moyens pour former la différence dudit produit et de ladite deuxième tension, et des moyens pour comparer ladite diffé- _re_nce à un deuxième facteur constant égal à U_is ·

.

, ou i_s est une tension de référence prédéterminée, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite différence devient égale ou supérieure audit deuxième facteur étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mettre l'enroulement sensiblement en court-circuit en réponse au signal de hachage, des moyens comportant une résistance de mesure de valeur Rm pour mesurer une première et une deuxième tension produites par le courant circulant dans l'enroulement à un premier et, respectivement, à un deuxième instant séparés par un intervalle de temps Tl', des moyens pour former le produit de la première tension par un premier facteur égal à

, où τ=

, des moyens pour former la différence dudit produit et d'un deuxième facteur constant égal à U_is ·

·

, où U_is est une tension de référence prédéterminée, et des moyens pour comparer ladite différence à ladite deuxième tension, le temps qui s'écoule entre le début de l'impulsion motrice et l'instant où ladite deuxième tension devient égale ou inférieure à ladite différence étant représentatif de ladite variation de la tension induite.

12. Dispositif selon les revendications 10 ou 11, caractérisé par le fait que lesdits premier et deuxième instant coïncident respectivement avec le début et la fin de chaque période d'interruption.

Dessins