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(11) | EP 1 046 969 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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Procédé de commande d'un moteur pas à pas et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Verfahren zur Steuerung eines Schrittmotors und Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens Method for controlling a stepping motor and means to apply this method |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention a pour objet un procédé de commande d'un moteur pas à pas comportant un rotor muni d'un aimant permanent et une bobine couplée magnétiquement audit aimant, ledit procédé comprenant l'application d'une impulsion motrice à ladite bobine chaque fois que ledit rotor doit tourner d'un pas, ladite impulsion motrice comprenant des périodes de connexion pendant lesquelles ladite bobine est connectée à une source d'énergie électrique et des périodes de déconnexion pendant lesquelles ladite bobine est déconnectée de ladite source, le rapport entre la durée totale desdites périodes de connexion et la durée totale de ladite impulsion motrice étant égal à un taux de hachage de consigne.
[0002] La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
[0003] Un tel procédé et un tel dispositif sont décrits, par exemple, dans le brevet US-A-4361410 où ils sont illustrés par les figures 8 à 11. Dans ce document un circuit produit, après chaque impulsion motrice, un signal de détection ayant un premier ou un deuxième état selon que la charge mécanique entraînée par le rotor du moteur pendant cette impulsion motrice était relativement faible et que ce rotor a donc tourné correctement, ou que cette charge mécanique était si importante que ce rotor n'a pas tourné. Un circuit de logique combinatoire produit des impulsions de commande ayant un taux de hachage de 50% ou de 75% selon que ce signal de détection a son premier ou son deuxième état, et ces impulsions de commande sont utilisées pour hacher, avec le même taux, l'impulsion motrice suivante. La quantité d'énergie électrique fournie à la bobine du moteur pas à pas est ainsi asservie à la charge mécanique entraînée par le rotor de ce moteur, ce qui diminue cette quantité d'énergie électrique.
[0004] On rappellera qu'une impulsion motrice hachée comporte un certain nombre de périodes pendant lesquelles la bobine du moteur est connectée à une source d'énergie électrique, ces périodes de connexion étant séparées les unes des autres par des périodes de déconnexion, c'est-à-dire pendant lesquelles la bobine du moteur est déconnectée de la source.
[0005] On rappellera également que le taux de hachage d'une telle impulsion motrice est généralement défini comme étant le rapport entre la durée totale des périodes de connexion qui viennent d'être mentionnées et la durée totale de l'impulsion motrice. C'est cette définition qui sera utilisée dans la suite de cette description.
[0006] On notera encore que, dans le brevet US-A-4361410 mentionné ci-dessus, la définition du taux de hachage des impulsions motrices est l'inverse de cette définition généralement admise. Il en découle que les taux de 0% et 25% mentionnés dans ce document sont en fait, selon cette définition généralement admise, des taux de 100% et, respectivement, de 75%.
[0007] L'homme du métier verra aisément que l'asservissement réalisé par le circuit de la figure 8 du brevet US-A-4361410 décrit succinctement ci-dessus est très sommaire, et que la diminution de l'énergie électrique consommée par le moteur qui résulte de cet asservissement est donc très faible, du fait que seuls deux taux de hachage des impulsions motrices sont prévus.
[0008] Il est évidemment possible d'augmenter le nombre de taux de hachage disponibles, afin d'améliorer l'asservissement de la quantité d'énergie électrique fournie à la bobine du moteur à la charge mécanique entraînée par le rotor de ce dernier, et de diminuer encore plus la quantité totale de cette énergie électrique consommée par ce moteur, comme divulgué par exemple dans le document EP-A-0 154 889.
[0009] Mais la complexité de la logique combinatoire qui produit les impulsions de commande utilisées pour hacher les impulsions motrice augmente rapidement avec ce nombre de taux de hachage disponibles. Il en est bien entendu de même de la place occupée par cette logique dans le circuit intégré où elle est réalisée et par conséquent du prix de revient de ce dernier. On a constaté que, en pratique, il n'est guère possible de prévoir plus de huit ou dix taux de hachage distincts si l'on veut que ce prix de revient reste dans des limites supportables. Or il est souvent souhaitable de disposer d'un nombre plus élevé de taux de hachage afin de pouvoir diminuer le plus possible la consommation du moteur pas à pas en asservissant très étroitement la quantité d'énergie électrique qui lui est fournie pendant chaque impulsion motrice à la charge mécanique effectivement entraînée par son rotor. Ceci est notamment le cas lorsque ce moteur est celui qui entraîne les aiguilles d'une pièce d'horlogerie dont la source d'alimentation en énergie électrique est constituée par une pile ou un accumulateur de faible volume et donc de capacité assez limitée.
[0010] Il est également souhaitable de disposer d'un nombre assez élevé de taux de hachage lorsque la tension d'alimentation du moteur peut varier d'une manière assez importante, comme c'est le cas lorsque ce moteur est celui qui entraîne les aiguilles d'une pièce d'horlogerie électronique mais où la source d'alimentation de cette dernière est constituée par un système rechargeable, par exemple par des cellules solaires ou un système génératrice-barillet.
[0011] Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé de commande d'un moteur pas à pas grâce auquel le nombre des taux disponibles pour le hachage des impulsions motrices appliquées à la bobine de ce moteur peut être beaucoup plus élevé que lorsque que le procédé connu décrit ci-dessus est utilisé, sans que la complexité et donc le prix de revient du circuit permettant la mise en oeuvre de ce procédé ne soient trop augmentés, l'asservissement de la quantité d'énergie électrique fournie à la bobine du moteur à la charge mécanique entraînée par le rotor de ce dernier pouvant ainsi être nettement améliorée et la consommation totale d'énergie électrique par ce moteur pouvant donc être considérablement diminuée.
[0012] Ce but est atteint par le procédé dont les caractéristiques sont énumérées dans la revendication 1 ci-jointe.
[0013] Un autre but de la présente invention est de proposer un circuit de commande d'un moteur pas à pas mettant en oeuvre ce procédé.
[0014] Ce but est atteint par le circuit dont les caractéristiques sont énumérées dans la revendication 6 ci-jointe.
[0015] Comme cela sera expliqué en détail plus loin, ces caractéristiques du procédé selon la présente invention et du dispositif qui met en oeuvre ce procédé permettent d'augmenter considérablement le nombre des valeurs distinctes que peut prendre le taux de hachage des impulsions motrices appliquées à la bobine du moteur. Il en découle que la quantité d'énergie électrique qui doit être fournie à cette bobine peut être asservie beaucoup plus finement à la charge mécanique entraînée par le rotor de ce moteur, ce qui se traduit, toutes autres choses étant égales, par une diminution de cette quantité d'énergie électrique.
[0016] D'autres buts et avantages de la présente invention seront rendus évidents par la description qui va suivre et qui sera faite à l'aide du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est un schéma d'une première forme d'exécution du dispositif selon la présente invention; et
- la figure 2 est un schéma d'une autre forme d'exécution du dispositif selon la présente invention.
[0017] La figure 1 représente schématiquement et à titre d'exemple non limitatif un dispositif selon la présente invention dans un cas où celui-ci est utilisé pour commander le moteur pas à pas d'une pièce d'horlogerie électronique. Cette pièce d'horlogerie, dont quelques autres composants ont également été représentés à la figure 1, est désignée dans son ensemble par la référence 1.
[0018] Pour simplifier la description qui va suivre, les états logiques "0" et "1" que peuvent prendre les divers signaux existant dans le dispositif 1 seront simplement appelés état "0" et, respectivement, état "1".
[0019] La pièce d'horlogerie 1 comporte de manière classique un circuit de base de temps 2 formé d'un oscillateur à quartz et d'un diviseur de fréquence qui n'ont pas été représentés séparément et qui ne seront pas décrits plus en détail, car ils sont bien connus des spécialistes.
[0020] On mentionnera simplement que le circuit de base de temps 2 comporte, dans cet exemple, trois sorties désignées par les références 2a, 2b et 2c produisant des signaux périodiques en forme d'impulsions carrées ayant respectivement une fréquence de 1Hz, 128 Hz et 16.384 Hz. Les périodes de ces trois signaux sont donc respectivement de 1 seconde, 7,8 millisecondes environ et 61 microsecondes environ.
[0021] Les sorties 2a et 2b de la base de temps 2 sont respectivement reliées aux entrées S et R d'un flip-flop, ou bascule bistable, qui est du type R-S bien connu et qui est désigné par la référence 3.
[0022] La sortie directe Q du flip-flop 3 est reliée à l'entrée d'horloge C d'un flip-flop de type D désigné par la référence 4, ainsi qu'à une première entrée de quatre portes ET respectivement 5, 6, 7 et 8, et à l'entrée d'un inverseur 9.
[0023] La sortie directe Q du flip-flop 4 est reliée à une deuxième entrée de la porte 5, alors que sa sortie inverse Q est reliée à son entrée d'information D et à une deuxième entrée de la porte 6.
[0024] La sortie 2c de la base de temps 2 est reliée à l'entrée d'horloge C d'un autre flip-flop D, désigné par la référence 10, ainsi qu'à l'entrée d'un inverseur 11 dont la sortie est reliée à une deuxième entrée des portes 7 et 8.
[0025] L'homme du métier notera que l'inverseur 11 peut être réalisé de préférence par une pluralité de portes inverseuses connectées en série pour former un circuit d'inversion avec un grand temps de réaction, de sorte que le retard du signal Q du flip-flop 10 par rapport au signal C est inférieur à celui du signal sortant de l'inverseur 11 par rapport à ce signal C.
[0027] Les sorties des portes 5 et 6 sont respectivement reliées à une première entrée 12a et à une deuxième entrée 12b d'un circuit formateur d'impulsions motrices 12 ayant deux sorties 12c et 12d.
[0028] Le moteur pas à pas entraînant les aiguilles de la pièce d'horlogerie 1 n'est représenté que très schématiquement à la figure 1 où il est désigné par la référence 13. Le moteur 13 comporte, de manière classique, un rotor muni d'un aimant permanent, une bobine et un stator couplant magnétiquement cette bobine et cet aimant. Seule la bobine de ce moteur 13 a été représentée dans la figure 1 où elle est désignée par la référence 14. Les deux bornes de cette bobine 14 sont respectivement reliées à la sortie 12c et à la sortie 12d du formateur 12.
[0029] Le formateur 12 ne sera pas décrit en détail ici, car il s'agit d'un circuit bien connu des spécialistes. On mentionnera simplement qu'il est agencé de manière que, lorsque ses entrées 12a et 12b sont toutes deux à l'état "0", la bobine 14, ou au moins l'une de ses bornes, est déconnectée de la source d'énergie électrique qui alimente les divers circuits du dispositif 1 et qui est représentée schématiquement avec la référence 15. Dans ce cas, la bobine 14 est en outre mise en court-circuit de manière classique.
[0030] Le formateur 12 est en outre agencé de manière que, lorsque ses entrées 12a et 12b sont respectivement à l'état "1" et à l'état "0", la bobine 14 est reliée à la source 15, cette liaison étant telle qu'un courant circule à travers cette bobine 14 par exemple de la borne 12c à la borne 12d du formateur 12. De même, lorsque les entrées 12a et 12b du formateur 12 sont respectivement à l'état "0" et à l'état "1", la bobine 14 est également reliée à la source 15. Un courant circule donc aussi dans la bobine 14, mais dans le même exemple, de la borne 12d à la borne 12c du formateur 12.
[0031] Le formateur 12 comporte en outre une sortie 12e qui est reliée à une entrée 16a d'un circuit de détection 16 et qui fournit à ce dernier un signal représentatif, par exemple, de l'intensité du courant circulant dans la bobine 14.
[0032] Le circuit de détection 16 ne sera pas non plus décrit en détail, car il peut être réalisé de diverses manières bien connues des spécialistes. On mentionnera simplement ici qu'il comporte encore une entrée de commande 16b reliée à la sortie de l'inverseur 9 et une sortie 16c, et qu'il est agencé de manière à fournir à cette sortie 16c, en réponse au signal qu'il reçoit de la sortie 12e du formateur 12, un signal prenant, après chaque impulsion motrice appliquée à la bobine 14 par le formateur 12, un premier ou un deuxième état selon que le rotor du moteur 13 a tourné correctement ou n'a pas tourné en réponse à cette impulsion motrice.
[0033] La sortie 16c du détecteur 16 est reliée à une entrée E que comporte un circuit de détermination 17 ayant des sorties S dont les états "0" et "1" forment un nombre binaire. On verra plus loin que ce nombre binaire est égal à la valeur que doit avoir le taux de hachage des impulsions motrices appliquées à la bobine 14 par le formateur 12. Ce nombre sera donc appelé taux de hachage de consigne et sera désigné par Hc.
[0034] On notera que ce taux de hachage de consigne Hc est un nombre toujours positif et inférieur ou égal à 1.
[0035] Le circuit de détermination 17 ne sera pas décrit en détail, car il peut être réalisé de diverses manières et sans difficulté par un homme du métier. On mentionnera simplement que le circuit de détermination 17 est agencé, dans le présent exemple, de manière que le nombre Hc diminue d'une quantité déterminée jusqu'à une valeur minimale prédéterminée, chaque fois que le signal de détection fourni par la sortie 16c du circuit 16 prend son premier état à la fin d'une impulsion motrice parce que cette impulsion motrice a provoqué une rotation correcte du rotor du moteur 13. En outre, le nombre Hc augmente jusqu'à sa valeur maximale chaque fois que le signal de détection prend son deuxième état à la fin d'une impulsion motrice parce que cette dernière n'a pas provoqué une rotation correcte du rotor du moteur 13.
[0036] La sortie de la porte 7 est reliée à l'entrée de comptage C d'un compteur 18 formé, dans le présent exemple, de sept flip-flops connectés en cascade de manière classique et qui n'ont pas été représentés séparément. Le nombre binaire formé par les états "0" ou "1" des sorties directes de ces sept flip-flops, qui constituent les sorties S du compteur 18, peut donc prendre des valeurs allant, lorsqu'elles sont exprimées en notation décimale, de zéro à 127. Ce nombre binaire sera appelé nombre n1 dans la suite de cette description.
[0037] Le compteur 18 comporte une entrée R reliée à la sortie de l'inverseur 9, et il est agencé de manière que le nombre n1 mentionné ci-dessus soit maintenu à zéro tant que cette entrée R est à l'état "1".
[0038] La sortie de la porte 8 est reliée à l'entrée de comptage C d'un compteur 19 qui est identique au compteur 18 et qui ne sera donc pas décrit plus en détail ici. On mentionnera simplement que le nombre binaire présent aux sorties S du compteur 19 sera appelé nombre n2 dans la suite de cette description, et que ce nombre n2 est également maintenu à zéro tant que l'entrée R du compteur 19, qui est aussi reliée à la sortie de l'inverseur 9, se trouve à l'état "1".
[0039] Comme cela sera décrit en détail plus loin, les nombres n1 et n2 qui viennent d'être mentionnés varient au cours de chaque impulsion motrice appliquée à la bobine 14 du moteur 13, le nombre n2 étant toujours supérieur ou égal au nombre n1. Pour une raison qui sera rendue évidente plus loin, le rapport n1/n2, qui varie également au cours de chaque impulsion motrice, sera appelé taux de hachage effectif et sera désigné par la référence He.
[0040] On verra également que, dans le présent exemple, ce rapport n1/n2, et donc le taux de hachage effectif He, peut prendre un très grand nombre de valeurs distinctes, toutes positives et inférieures ou égales à 1.
[0041] Les sorties S des compteurs 18 et 19 sont respectivement reliées à des entrées E1 et à des entrées E2 que comporte un circuit de calcul 20. Ce circuit de calcul 20 ne sera pas non plus décrit en détail ici, car il peut être réalisé de diverses manières et sans difficulté par un homme du métier. On mentionnera simplement que le circuit de calcul 20 est agencé de manière à effectuer la division du nombre n1 par le nombre n2 et à fournir à ses sorties S, sous forme binaire, le résultat de cette division, c'est-à-dire le nombre He. On mentionnera également que le circuit de calcul 20 est agencé de manière que le nombre He soit égal à zéro lorsque les nombres n1 et n2 sont eux-mêmes égaux à zéro.
[0042] Pour une raison qui sera rendue évidente plus loin, les sorties S du circuit de calcul 20 et les sorties S du circuit de détermination 17 sont respectivement reliées à des entrées E1 et à des entrées E2 que comporte un circuit comparateur 21 ayant une sortie S reliée à l'entrée d'information D du flip-flop 10.
[0043] Le comparateur 21 ne sera pas non plus décrit en détail. On mentionnera simplement qu'il est agencé de manière que sa sortie S soit à l'état "0" lorsque le nombre He présent à ses entrées E1 est supérieur au nombre Hc présent à ses entrées E2, et que cette sortie S soit à l'état "1" lorsque ce nombre He est inférieur ou égal au nombre Hc.
[0044] Avant de commencer à décrire le fonctionnement du dispositif représenté à la figure 1, on relèvera que, dans le présent exemple, les flip-flops 3, 4 et 10 ainsi que les compteurs 18 et 19 réagissent au passage de l'état "1" à l'état "0" de leurs entrées S et R, respectivement C. En d'autres termes, la sortie Q du flip-flop 3 prend l'état "1" ou l'état "0" selon que son entrée S ou son entrée R passe de l'état "1" à l'état "0". De même, la sortie Q des flip-flops 4 et 10 prend l'état de leur entrée D lorsque leur entrée C passe de l'état "1" à l'état "0", et le contenu des compteurs 18 et 19, c'est-à-dire les nombres n1 et, respectivement , n2 augmentent d'une unité chaque fois que l'entrée de comptage C de ces compteurs passe de l'état "1" à l'état "0", à condition bien entendu que leur entrée R soit à l'état "0".
[0045] Pour simplifier la description qui va suivre, les signaux périodiques fournis par les sorties 2a, 2b et 2c de la base de temps 2 seront respectivement appelés signal 2a, signal 2b et signal 2c.
[0046] En outre, on admettra que, au début de cette description et pour faire celle-ci dans un cas concret, le nombre Hc présent aux sorties S du circuit de détermination 17 est égal à 0,7, ou 70%, cette valeur ayant été choisie arbitrairement. Les circonstances dans lesquelles ce nombre Hc varie seront évoquées plus loin.
[0047] La description du fonctionnement du dispositif de la figure 1 va être faite maintenant en commençant arbitrairement à un instant où les signaux 2a, 2b et 2c passent simultanément de l'état "1" à l'état "0". Cet instant sera appelé instant T0.
[0048] On sait bien que le signal 2c prend alternativement et périodiquement les états "0" et "1". Dans la suite de cette description, on appellera instants T ceux où le signal 2c prend l'état "0". En outre, ces instants T seront numérotés à partir de l'instant T0, qui sera donc suivi des instants T1, T2, T3,...etc. De même, on appellera instants J ceux où le signal 2c prend l'état "1", et ces instants J seront aussi numérotés à partir de l'instant T0. Cet instant T0 sera donc suivi des instants J1, J2, J3...etc, chacun de ces derniers étant situé entre deux instants T.
[0049] Pour ne pas avoir à le répéter plusieurs fois dans la suite de cette description, on notera ici que chaque instant T est séparé du précédent et du suivant par un délai égal à une période du signal 2c, soit environ 61µs dans le présent exemple. De même, on notera que chaque instant J est séparé de l'instant T précédent et de l'instant T suivant par un délai égal à une demi-période du signal 2c, soit environ 30,5 µs.
[0050] On admettra encore que, à l'instant T0, la sortie Q du flip-flop 4 est à l'état "1". On verra plus loin dans quelles circonstances cette sortie Q du flip-flop 4 passe à l'état "0".
[0051] Comme cela sera rendu évident plus loin, la sortie Q du flip-flop 3 est à l'état "0" juste avant l'instant T0. Il en découle que les entrées 12a et 12b du formateur 12 sont alors aussi à l'état "0", de sorte que la bobine 14 est déconnectée de la source 15. Il en découle également que les nombres n1 et n2 sont tous deux nuls puisque la sortie de l'inverseur 9, et donc les entrées R des compteurs 18 et 19, sont à l'état "1".
[0052] Le nombre He présent aux sorties S du circuit de calcul 20 est donc également nul et donc inférieur au nombre Hc, dont on rappellera qu'il vaut 0,7 dans le présent exemple. La sortie S du comparateur 21 et, donc, l'entrée D du flip-flop 10 sont donc à l'état "1".
[0053] A l'instant T0, la sortie Q du flip-flop 3 passe à l'état "1", ce qui n'a aucun effet sur le flip-flop 4 dont la sortie Q reste à l'état "1". Par contre, la sortie de l'inverseur 9 et les entrées R des compteurs 18 et 19 passent à l'état "0", de sorte que ces derniers peuvent commencer à fonctionner.
[0054] A l'instant T0, le signal 2c passe également à "0", de sorte que la sortie Q du flip-flop 10, dont l'entrée D est alors à l'état "1", prend cet état "1 ".
[0055] Les trois entrées de la porte 5, et donc l'entrée 12a du formateur 12, étant maintenant à l'état "1" alors que l'entrée 12b de ce dernier reste à l'état "0", un courant commence à circuler de la sortie 12c de ce formateur 12 à sa sortie 12d à travers la bobine 14 du moteur 13. En d'autres termes, cette bobine 14 est reliée, par le formateur 12, à la source d'alimentation 15. En d'autres termes, le formateur 12 commence à appliquer une impulsion motrice à la bobine 14 à l'instant T0.
[0056] En outre, les entrées des portes 7 et 8 étant toutes à l'état "1", il en est de même des entrées de comptage C des compteurs 18 et 19. Les nombres n1 et n2 ne changent donc pas et restent tous deux nuls.
[0057] A l'instant J1, soit environ 30 µs après l'instant T0, le signal 2c repasse à l'état "1", de sorte que la sortie de l'inverseur 11 passe à l'état "0", de même que les sorties des portes 7 et 8 et, donc, les entrées de comptage C des compteurs 18 et 19. Les nombres n1 et n2 prennent donc tous deux la valeur 1.
[0058] Le nombre He, dont on rappellera qu'il est égal au rapport n1/n2, prend donc aussi la valeur 1 et devient donc supérieur au nombre Hc. La sortie S du comparateur 21 prend donc l'état "0", de même que l'entrée D du flip-flop 10.
[0059] Lorsque le signal 2c repasse à l'état "0" à l'instant T1, c'est-à-dire environ 61 µs après l'instant T0, la sortie Q du flip-flop 10 repasse à l'état "0" puisque l'entrée D de ce flip-flop 10 est alors elle-même à l'état "0".
[0060] L'entrée C du compteur 18 est donc maintenue à l'état "0" bien que la sortie de l'inverseur 11 passe à l'état "1" à cet instant T1, alors que l'entrée C du compteur 19 repasse, elle, à l'état "1".
[0061] Le passage de la sortie Q du flip-flop 10 à l'état "0" provoque le passage de l'entrée 12a du formateur 12 également à l'état "0". Le formateur 12 déconnecte donc la bobine 14 de la source d'alimentation 15 et met cette dernière en court-circuit. Le courant qui passait dans la bobine 14 n'est donc pas interrompu brusquement, mais diminue d'une manière qui dépend, comme le sait bien l'homme du métier, des caractéristiques électriques et magnétiques du moteur 13.
[0062] A l'instant J2, soit environ 30,5 µs après l'instant T1, le signal 2c repasse à l'état "1" et la sortie de l'inverseur 11 repasse à l'état "0".
[0063] On voit que seule l'entrée C du compteur 19 passe alors de l'état "1" à l'état "0", puisque l'entrée C du compteur 19 a été maintenue à l'état "0" comme on l'a vu ci-dessus.
[0064] Il en découle que, à cet instant J2, le contenu du compteur 19, c'est-à-dire le chiffre n2, prend la valeur 2 alors que le contenu du compteur 18, c'est-à-dire le chiffre n1, reste égal à 1.
[0065] Depuis ce même instant J2, la valeur du nombre He, qui est égale à n1/n2, devient donc égal à 0,5, c'est-à-dire inférieure au nombre Hc.
[0066] La sortie S du comparateur 21 et l'entrée D du flip-flop 10 reprennent donc l'état "1", de sorte que lorsque le signal 2c repasse à l'état "0" à l'instant T2, la sortie Q du flip-flop 10 repasse à l'état "1". Il en découle que le formateur 12 connecte à nouveau la bobine 14 à la source d'alimentation 15, et que le courant passant dans cette bobine 14 recommence à croître.
[0067] Il en découle également que l'entrée C du compteur 18 repasse aussi à l'état "1", de sorte que lorsque la sortie de l'inverseur 11 repasse à l'état "0" à l'instant J3, soit environ 30,5 µs après l'instant T2, le contenu des deux compteurs 18 et 19 augmente d'une unité. Le nombre n1 prend donc la valeur 2 et le nombre n2 la valeur 3. Il en résulte que le nombre He prend la valeur 0,66, qui est encore inférieure à la valeur du nombre Hc, qui est 0,7. La sortie S du comparateur 21 reste donc à l'état "1". La sortie Q du flip-flop 10 reste donc à l'état "1" lorsque le signal 2c repasse à l'état "0" à l'instant T3.
[0068] L'entrée 12a du formateur 12 reste donc à l'état "1" après cet instant T3, de sorte que la bobine 14 reste connectée à la source 15.
[0069] A l'instant J4 où le signal 2c repasse à l'état "1", le contenu des deux compteurs 18 et 19 augmente à nouveau d'une unité, de sorte que les nombres n1 et n2 prennent respectivement les valeurs 3 et 4.
[0070] Le nombre He prend donc la valeur 0,75, et devient donc supérieur au nombre Tc. La sortie S du comparateur 21 passe donc à l'état "0". A l'instant T4, la sortie Q du flip-flop 10 repasse donc à l'état "0", et le formateur 12 déconnecte à nouveau la bobine 14 de la source 15.
[0071] Le processus décrit ci-dessus continue à se dérouler jusqu'à ce que le signal 2b repasse à l'état "0" environ 7,8 ms après l'instant T0, soit à l'instant T128 comme on peut le voir facilement. A cet instant T128, la sortie Q du flip-flop 3 repasse à l'état "0". On voit facilement que cette sortie Q du flip-flop 3 reste dans cet état "0" jusqu'à ce que le signal 2a repasse lui-même à l'état "0", c'est-à-dire 1 seconde après l'instant T0 dans le présent exemple. Pendant tout ce temps, les sorties des portes 5 et 6 ainsi que les entrées 12a et 12b du formateur 12 sont maintenues à l'état "0", de sorte que la bobine 14 est déconnectée de la source 15. L'impulsion motrice qui avait commencé à l'instant T0 se termine donc à cet instant T128.
[0072] On voit facilement que, pendant cette impulsion motrice, le taux de hachage effectif He oscille de part et d'autre de la valeur du taux de hachage de consigne Hc, soit 0,7 dans cet exemple. En outre, à la fin de cette impulsion motrice, ce taux de hachage effectif He atteint pratiquement cette valeur du taux de hachage de consigne Hc.
[0073] Le passage de la sortie Q du flip-flop 3 à l'état "0", à l'instant T128, provoque en outre le basculement du flip-flop 4 dont la sortie inverse Q prend l'état "1". Il en découle que, pendant l'impulsion motrice suivante, qui commencera lorsque le signal 2a repassera à l'état "0", ce sera la sortie de la porte 6 et l'entrée 12b du formateur 12 qui changeront alternativement d'état d'une manière analogue à celle qui a été décrite ci-dessus à propos de la sortie de la porte 5 et de l'entrée 12a du formateur 12, ces dernières restant alors à l'état "0". Le courant qui circulera dans la bobine 14 lorsque l'entrée 12b du formateur 12 sera à l'état "1" aura alors le sens inverse de celui qu'il avait dans le cas précédent.
[0074] La sortie Q du flip-flop 3 étant à l'état "0" depuis l'instant T128 mentionné ci-dessus, la sortie de l'inverseur 9 prend alors l'état "1", de sorte que les nombres n1 et n2 redeviennent nuls.
[0075] Le passage à l'état "1" de la sortie de l'inverseur 9 provoque également la production par le circuit 16 du signal de détection déjà mentionné. En réponse au premier état de ce signal de détection, c'est-à-dire si l'impulsion motrice qui vient de se terminer a provoqué une rotation correcte du rotor du moteur 13, le circuit de détermination 17 diminue le nombre Hc présent à ses sorties S et lui donne, par exemple, la valeur 0,69.
[0076] Pendant l'impulsion motrice suivante, un processus similaire à celui qui a été décrit ci-dessus se déroulera, mais le taux de hachage effectif He qui sera calculé à chaque instant J de cette impulsion suivante sera comparé à cette nouvelle valeur, 0,69, du taux de hachage de consigne Hc.
[0077] A chaque instant T, pendant cette nouvelle impulsion motrice, le formateur 12 connectera donc la bobine 14 à la source 15 ou déconnectera cette bobine 14 de cette source 15 selon que, à ce même instant T, le taux de hachage effectif He sera soit égal ou inférieur à 0,69, soit supérieur à cette valeur.
[0078] Le taux de hachage effectif He oscillera donc de part et d'autre de 0,69 pendant cette nouvelle impulsion motrice et, à la fin de cette dernière, il atteindra pratiquement cette valeur. A la fin de cette nouvelle impulsion motrice, le circuit de détermination 17 diminue à nouveau la valeur du taux de hachage de consigne Hc si cette impulsion motrice a provoqué une rotation correcte du rotor du moteur 13.
[0079] On voit que aussi longtemps que les impulsions motrices appliquées à la bobine 14 provoquent une rotation correcte du rotor du moteur 13, le taux de hachage de consigne Hc, et donc le taux de hachage effectif He diminuent, de même bien entendu que la quantité d'énergie électrique consommée par la bobine 14.
[0080] Si, à la fin d'une impulsion motrice, le signal de détection produit par le circuit 16 prend son deuxième état parce que le rotor du moteur 13 n'a pas tourné correctement en réponse à cette impulsion motrice, le circuit de détermination 17 donne au taux de hachage Hc présent à ses sorties S une valeur prédéterminée pour l'impulsion de rattrapage, cette valeur pouvant être par exemple sa valeur maximale, c'est-à-dire 1. Il en découle que, pendant cette impulsion de rattrapage, le taux de hachage effectif He, qui sera calculé comme cela a été décrit ci-dessus, sera aussi égal à 1 selon l'exemple précédent. La bobine 14 du moteur 13 sera donc connectée en permanence à la source 15.
[0081] La quantité d'énergie électrique fournie à cette bobine 14 pendant cette impulsion de rattrapage sera donc maximale, ce qui permettra, en principe, au rotor du moteur 13 de rattraper le pas qu'il n'a pas exécuté en réponse à l'impulsion motrice précédente. L'homme du métier comprendra aisément que des moyens doivent être prévus pour que le flip-flop 4 reprenne, pendant cette impulsion motrice de rattrapage, l'état qu'il avait pendant l'impulsion motrice précédente, et pour que cette impulsion de rattrapage soit appliquée à la bobine 14 aussitôt que possible après la fin de cette impulsion précédente. Ces moyens n'ont pas été représentés, car ils n'ont pas de rapport direct avec la présente invention et que leur réalisation ne pose pas de problème particulier à un homme du métier.
[0082] Dans le cas précité d'un pas raté (c'est-à-dire le cas où le rotor du moteur 13 n'a pas tourné correctement en réponse à une impulsion motrice), le taux de hachage de consigne Hc est augmenté pour l'impulsion motrice suivante.
[0083] Dans l'exemple du dispositif selon la présente invention qui vient d'être décrit, chaque impulsion motrice est subdivisée en 128 périodes élémentaires commençant chacune à l'un des instants T0 à T127, et la bobine 14 est soit connectée à la source 15 soit déconnectée de cette dernière pendant chacune de ces périodes élémentaires.
[0084] Le nombre de périodes élémentaires pendant lesquelles la bobine 14 est connectée à la source 15 peut donc varier, théoriquement tout au moins, de 1 à 128. Le nombre de valeurs différentes que peut prendre le taux de hachage effectif des impulsions motrices est donc, toujours théoriquement, égal à 128, ces valeurs allant de 1/128, soit 0,008 environ, à 128/128, c'est-à-dire 1.
[0085] Il est évident que, en pratique, le taux de hachage d'une impulsion motrice ne peut pas avoir une valeur inférieure à une valeur minimale qui dépend de divers facteurs tels que les caractéristiques du moteur commandé par cette impulsion, l'importance de la charge mécanique entraînée par son rotor ou la tension fournie par la source qui alimente le dispositif. La déposante a constaté que, en général, il est nécessaire que la bobine d'un moteur tel que ceux qui sont couramment utilisés dans les pièces d'horlogerie de petit volume, dans les montre-bracelet par exemple, soit au moins connectée à sa source d'alimentation pendant environ 20 des périodes élémentaires, ce qui correspond à un taux de hachage de 0,16 environ. Il n'en reste pas moins que, malgré cette limitation, le nombre de valeurs différentes que peut prendre le taux de hachage, qui est supérieur à 100 dans cet exemple, est bien plus grand que dans les dispositifs connus.
[0086] On voit en outre que la résolution des taux de hachage vaut environ 0,008, ce qui correspond à une amélioration notable par rapport aux dispositifs connus.
[0087] Il résulte de ce qui précède que la quantité d'énergie électrique consommée par le moteur pas à pas peut être asservie à la charge mécanique effectivement entraînée par le rotor de celui-ci d'une manière beaucoup plus fine que dans les dispositifs connus.
[0088] Cette quantité d'énergie électrique consommée par le moteur pas à pas peut donc être diminuée encore plus que dans les dispositifs connus, ce qui se traduit par une augmentation de la durée de vie de la source qui fournit cette énergie ou, pour une même durée de vie de cette source, par une diminution du volume qu'elle doit avoir.
[0089] Il faut noter que ces avantages du dispositif selon la présente invention sont obtenus sans que ce dernier ne doive comporter un circuit de logique combinatoire complexe et encombrant, ce qui serait le cas si on voulait augmenter, dans un dispositif connu, le nombre de valeurs différentes du taux de hachage des impulsions motrices.
[0090] On constatera en outre facilement que, dans un dispositif selon la présente invention tel que celui qui vient d'être décrit, les périodes élémentaires pendant lesquelles la bobine 14 est connectée à la source 15 sont réparties régulièrement dans la durée de l'impulsion motrice quel que soit le taux de hachage de cette dernière, et ceci sans qu'il soit nécessaire de prendre quelque mesure spéciale que ce soit à cet effet.
[0091] Une autre forme d'exécution d'un dispositif selon la présente invention est basée sur les considérations suivantes :
- le taux de hachage de consigne Hc est égal à N1/N2 dans lequel N2 est le nombre total
des périodes élémentaires qui forment l'impulsion motrice et N1 est le nombre de ces
périodes pendant lesquelles la bobine du moteur doit être connectée à la source d'alimentation
du dispositif. N2 est évidemment aussi égal à la somme du nombre N1 et d'un nombre
N3 qui est le nombre de périodes élémentaires pendant lesquelles la bobine du moteur
doit être déconnectée de la source. On peut donc écrire :
la somme N1 + N3 étant bien entendu égale à N2. Pendant une impulsion motrice quelconque, N1, N2 et N3, de même bien entendu que Hc, sont des nombres constants, - à un instant T quelconque, qui sera noté T(i) et qui est situé à la fin d'une période
élémentaire P(i), on a :
où n1(i) est le nombre des périodes élémentaires de l'impulsion motrice pendant lesquelles la bobine 14 a été connectée à la source 15 entre l'instant T0, c'est-à-dire le début de cette impulsion motrice, et l'instant T(i), et n2(i) est le nombre total de périodes élémentaires qui se sont écoulées entre ces instants T0 et T(i).
[0092] On peut aussi écrire :
où n3(i) est le nombre de périodes élémentaires pendant lesquelles la bobine 14 a été déconnectée de la source 15 entre les instants T0 et T(i), la somme n1(i) + n3(i) étant bien entendu égale à n2(i),
- selon le procédé de la présente invention, il faut savoir si, à cet instant T(i), He(i) est inférieur ou égal à Hc, ou si He(i) est supérieur à Hc. Dans le premier cas, il faudra connecter la bobine 14 à la source 15 pendant la période élémentaire suivante commençant à cet instant T(i), c'est-à-dire la période P(i+1). Dans le deuxième cas, il faudra déconnecter la bobine 14 de la source 15 pendant cette période P(i+1).
[0093] En d'autres termes, il faut savoir, à l'instant T(i) si on a :
ou
- En utilisant les équations (1) et (2) ci-dessus, on voit que :
et après simplification :
[0094] On voit que le dénominateur de cette dernière fraction est toujours positif. Le signe de la différence [He(i) - Hc] est donc toujours celui du numérateur de cette même fraction, qui sera désigné par M(i). On a donc :
[0095] On voit également que la détermination de la grandeur M(i) à un instant T(i) constitue indirectement une détermination du taux de hachage effectif He(i) à cet instant T(i). On constate en outre que si M(i) est inférieur ou égal à zéro, il en est de même de la différence He(i) - Hc, ce qui signifie que He(i) est inférieur ou égal à Hc. Au contraire, si M(i) est supérieur à zéro, il en est de même de la différence He(i) - Hc, ce qui signifie que He(i) est supérieur à Hc.
[0096] Pour savoir si, à l'instant T(i), la bobine 14 doit être connectée à la source 15 ou non, il suffit donc de déterminer si, à cet instant T(i), M(i) est inférieur ou égal à zéro ou, respectivement, supérieur à zéro, ce qui peut se faire assez facilement pendant la période élémentaire P(i) comme on le verra plus loin.
- Ce qui précède est évidemment valable pour tous les instants T, à l'exception de l'instant
T0, pour lequel on admettra de préférence que M(0) = 0. A l'instant T(i-1) qui précède
immédiatement l'instant T(i), on a donc :
- Si, à l'instant T(i-1), on avait M(i-1) ≤ 0, la bobine 14 a été connectée à la source
14 pendant la période élémentaire P(i) qui a commencé à cet instant T(i-1). Donc,
pendant cette période P(i), seul n1 a augmenté d'une unité, alors que n3 n'a pas changé.
On a donc, à l'instant T(i) :
et
Il en découle dans ce cas que l'équation (5) devient :
et donc : - Si par contre, à l'instant T(i - 1), on avait M(i-1)>0, la bobine 14 n'a pas été connectée
à la source 15 pendant la période P(i). Pendant cette période P(i), n1 n'a donc pas
changé, alors que n3 a augmenté d'une unité. On a donc, à l'instant T(i) :
et
II en découle que, dans ce cas, l'équation (5) devient :
et donc :
ou ce qui revient au même, - On voit que si on connaît la valeur et le signe de la grandeur M au début d'une période élémentaire quelconque, on peut facilement calculer la valeur et le signe de cette grandeur M à la fin de cette même période élémentaire, qui est aussi le début de la période élémentaire suivante.
[0097] On voit également que ce calcul ne nécessite, dans les deux cas possibles, qu'une simple addition, ce qui est évidemment plus facile à réaliser que la division qui est nécessaire dans la forme d'exécution représentée à la figure 1.
[0098] La figure 2 représente schématiquement et à titre d'exemple non limitatif un dispositif selon la présente invention dans lequel le taux de hachage effectif He est calculé et comparé au taux de hachage de consigne Hc d'une manière indirecte et en utilisant les considérations qui viennent d'être faites.
[0099] Comme dans le cas de la figure 1, ce dispositif est utilisé pour commander le moteur pas à pas d'une pièce d'horlogerie électronique qui est désignée par la référence générale 22.
[0100] Les divers composants de cette pièce d'horlogerie 22 qui sont désignés par les références 2 à 6 et 9 à 16 sont respectivement identiques aux composants de la pièce d'horlogerie 1 de la figure 1 qui sont désignés par les mêmes références et ne seront donc pas décrits à nouveau ici.
[0101] Dans le dispositif de la figure 2, la sortie 16c du circuit de détection 16 est reliée à l'entrée E d'un circuit de détermination 23 ayant deux groupes de sorties désignées respectivement par S1 et S2.
[0102] Comme cela sera rendu évident plus loin, le nombre binaire formé par les états "0" et "1" des sorties S1 du circuit 23 est égal au nombre (-N1), c'est-à-dire au nombre, changé de signe, des périodes élémentaires de chaque impulsion motrice pendant lesquelles la bobine 14 doit être connectée à la source 15. De même, le nombre binaire formé par les états "0" et "1" des sorties S2 du circuit 23 est égal au nombre N3 des périodes élémentaires de chaque impulsion motrice pendant lesquelles la bobine 14 doit être déconnectée de la source 15.
[0103] On rappellera que la somme des nombres N1 et N3 est égale au nombre total, désigné ci-dessus par N2, des périodes élémentaires qui forment chaque impulsion motrice.
[0104] Comme le circuit 17 de la figure 1, le circuit 23 détermine donc, de manière indirecte dans ce cas, le taux de hachage de consigne Hc que doit avoir chaque impulsion motrice appliquée à la bobine 14 du moteur 13.
[0105] Le circuit de détermination 23 ne sera pas décrit en détail, car il peut être réalisé sans difficulté par un homme du métier. On mentionnera simplement qu'il doit évidemment être agencé de manière que le nombre N1 diminue jusqu'à une valeur minimale prédéterminée, par exemple, d'une unité chaque fois que le signal de détection fourni par le circuit 16 prend son premier état à la fin d'une impulsion motrice, ce signal indiquant par là que cette impulsion motrice a provoqué une rotation correcte du rotor du moteur 13. Dans le même cas, le nombre N3 doit évidemment augmenter d'une unité. Le circuit de détermination 23 doit en outre être agencé de manière que le nombre N1 augmente, par exemple, jusqu'à sa valeur maximale chaque fois que le signal de détection prend son deuxième état à la fin d'une impulsion motrice, ce signal indiquant par là que le rotor du moteur 13 n'a pas tourné correctement en réponse à cette impulsion motrice. Dans ce même cas, le nombre N3 doit évidemment diminuer.
[0106] Les sorties S1 et S2 du circuit de détermination 23 sont respectivement reliées à des entrées E1 et E2 que comporte un circuit sélecteur 24 qui ne sera pas non plus décrit en détail ici, car il s'agit d'un circuit bien connu des spécialistes. On mentionnera simplement que le sélecteur 24 comporte encore des sorties S et une entrée de commande C. En outre le sélecteur 24 est agencé de manière à relier ses sorties S à ses entrées E1 ou à ses entrées E2 selon que son entrée de commande C est à l'état "0" ou à l'état "1". En d'autres termes, les états "0" ou "1" des sorties S du sélecteur 24 forment le nombre (-N1) ou le nombre N3 selon que son entrée de commande C est à l'état "0" ou "1".
[0107] Les sorties S du sélecteur 24 sont reliées à des premières entrées E1 que comporte un circuit additionneur 25 ayant encore des deuxièmes entrées E2 et des sorties S.
[0108] L'additionneur 25 ne sera pas non plus décrit en détail, car il s'agit d'un circuit bien connu des spécialistes. On mentionnera simplement que l'additionneur 25 est agencé de manière que les états "0" ou "1" de ses sorties S forment en permanence un nombre binaire égal à la somme des nombres binaires formés par les états "0" ou "1" de ses entrées E1 et, respectivement, de ses entrées E2.
[0109] Les sorties S de l'additionneur 25 sont reliées à des entrées E que comporte un registre 26 ayant en outre des sorties S, une entrée de commande C reliée à la sortie de l'inverseur 11, et une entrée de mise à zéro R.
[0110] Le registre 26 est également un circuit bien connu et ne sera donc pas décrit en détail ici. On mentionnera simplement qu'il est agencé de manière que toutes ses sorties S soient maintenues à l'état "0" tant que son entrée R est à l'état "1". On mentionnera également que lorsque cette entrée R est à l'état "0", les sorties S du registre 26 prennent le même état que ses entrées E en réponse au passage de son entrée de commande C de l'état "1" à l'état "0". En d'autres termes, le nombre binaire formé par les états "0" et "1" des sorties S du registre 26 devient égal au nombre binaire formé par les états "0" et "1" de ses entrées E lorsque son entrée de commande C passe de l'état "1" à l'état "0". Comme cela sera rendu évident plus loin, le nombre binaire formé par les états "0" ou "1" des sorties S du registre 26 est le nombre M défini ci-dessus.
[0111] Les sorties S du registre 26 sont reliées d'une part aux entrées E2 de l'additionneur 25 et, d'autre part, aux entrées E d'un comparateur 27 ayant une sortie S reliée à l'entrée de commande C du sélecteur 24 et à l'entrée d'information D du flip-flop 10. Le comparateur 27 ne sera pas non plus décrit en détail, car il s'agit également d'un circuit bien connu. On mentionnera simplement que ce comparateur 27 est agencé de manière que sa sortie S soit à l'état logique "0" lorsque le nombre binaire formé par les états "0" ou "1" de ses entrées E, c'est-à-dire le nombre M, est supérieur à zéro, et que cette sortie S soit à l'état "1" lorsque ce nombre binaire M est inférieur ou égal à zéro.
[0112] Comme dans la description du fonctionnement du dispositif de la figure 1, on appellera instants T les instants où le signal 2c passe de l'état "1" à l'état "0". Notamment, l'instant T où les deux signaux 2a et 2b passent également à l'état "0", c'est-à-dire l'instant du début d'une impulsion motrice, sera appelé instant T0.
[0113] De même, les instants où le signal 2c repasse de l'état "0" à l'état "1" seront appelés instants J.
[0114] Juste avant un instant T0, la sortie Q du flip-flop 3 est à l'état "0", de sorte que l'entrée "R" du registre 26 est l'état "1". Les sorties S de ce registre 26 sont donc toutes à l'état "0", de sorte que le nombre M formé par ces états de ces sorties est égal à zéro. Comme on le verra facilement, ce nombre M a encore cette valeur nulle à l'instant T0. Il sera donc appelé M0.
[0115] Le nombre M0 étant nul, toujours juste avant l'instant T0, la sorties S du comparateur 27 et l'entrée d'information D du flip-flop 10 sont à l'état "1". En outre, le sélecteur 24 relie ses entrées E2 à ses sorties S de sorte que le nombre N3 est présent aux entrées E1 de l'additionneur 25. Le nombre M0 présent aux entrées E2 de l'additionneur 25 étant nul, c'est également le nombre N3 qui est présent aux sorties S de cet additionneur 25 et donc aux entrées E du registre 26.
[0116] Comme dans le cas du dispositif de la figure 1, on admettra que, toujours juste avant l'instant T0, la sortie Q du flip-flop 4 est l'état "1".
[0117] On voit facilement que, comme dans l'exemple de la figure 1, chaque impulsion motrice et subdivisée en 128 périodes élémentaires. On admettra arbitrairement et, pour prendre un exemple concret, que le nombre N1 de ces périodes élémentaires pendant lesquelles la bobine 14 doit être connectée à la source 15 est égal à 90 dans cet exemple ou, ce qui revient au même, que le nombre (-N1) présent aux sorties S1 du circuit de détermination 23 est égal à (-90). Il en découle que le nombre N3 présent aux sorties S2 de ce circuit de détermination 23 est égal, dans cet exemple, à (128 - 90), c'est-à-dire à 38. On voit que, dans ce cas, le taux de hachage de consigne Hc est égal à 90/128, soit pratiquement 0,7, c'est-à-dire qu'il a la même valeur que dans l'exemple de la figure 1.
[0118] A l'instant T0, le signal 2a fourni par la base de temps 2 passe à l'état "0", de sorte que la sortie Q du flip-flop 3 passe à l'état "1". Simultanément, le signal 2c passe également à l'état "0". L'entrée D du flip-flop 10 étant alors à l'état "1", la sortie Q de ce flip-flop 10 passe également à l'état "1". Comme dans le cas de la figure 1, le formateur 12 connecte alors la bobine 14 du moteur 13 à la source 15 de sorte qu'un courant commence à passer dans cette bobine 14.
[0119] A l'instant J1 qui suit immédiatement l'instant T0, le signal 2c repasse à l'état "1", de sorte que l'entrée C du registre 26 passe à l'état "0". En réponse à ce passage, les sorties S du registre 26 prennent l'état des entrées E de ce dernier. En d'autres termes, le nombre M prend une valeur M1 qui est égale au nombre N3, soit 38 dans cet exemple. Ce nombre M1 étant donc maintenant supérieur à zéro, la sortie S du comparateur 27 prend l'état "0", de même que l'entrée D du flip-flop 10. En outre, le sélecteur 24 sélectionne maintenant le nombre (-N1) présent à ses entrées E1, de sorte que ce nombre (-N1) est appliqué aux entrées E1 de l'additionneur 25. Les sorties S de cet additionneur 25 présentent donc maintenant un nombre égal à N3 + (-N1) soit, dans cet exemple, un nombre égal à (38 - 90), c'est-à-dire (-52).
[0120] A l'instant T1 qui suit l'instant J1, le signal 2c repasse à l'état "0". La sortie Q du flip-flop 10, dont l'entrée D est maintenant à l'état "0", prend également cet état "0", de sorte que le formateur 12 déconnecte la bobine 14 de la source 15. A l'instant J suivant, c'est-à-dire l'instant J2, le signal 2c repasse à l'état "1", de sorte que l'entrée C du registre 26 passe à l'état "0". Le nombre M prend donc une valeur M2 qui est celle du nombre présent à cet instant aux entrées E de ce registre, soit (-52) dans cet exemple.
[0121] Cette valeur M2 étant inférieure à zéro, la sortie S du comparateur 27, de même que l'entrée D du flip-flop 10, reprend l'état "1". C'est donc à nouveau le nombre N3 qui est sélectionné par le sélecteur 24 et appliqué aux entrées E1 de l'additionneur 25.
[0122] Le nombre présent aux sorties S de cet additionneur 25 prend donc une valeur égale à M2 + N3 soit, dans le présent exemple, (-52 + 38), c'est-à-dire (-14).
[0123] A l'instant T suivant, c'est-à-dire à l'instant T2, le signal 2c reprend l'état "0", de sorte que la sortie Q du flip-flop 10, dont l'entrée D est maintenant à l'état "1", prend également l'état "1". Le formateur 12 connecte donc à nouveau la bobine 14 à la source 15.
[0124] A l'instant J suivant, c'est-à-dire à l'instant J3, l'entrée C du registre 26 repasse à l'état "0", de sorte que le nombre M prend une valeur M3 égale à celle du nombre présent aux sorties S de l'additionneur 25, soit (-14) dans cet exemple.
[0125] Le nombre M étant encore négatif, c'est encore le nombre N3 qui est appliqué aux entrées E1 de l'additionneur 25, de sorte que les sorties S de cet additionneur 25 présentent maintenant un nombre égal à (-14 + 38), soit 24.
[0126] Pour la même raison, la sortie Q du flip-flop 10 reste à l'état "1" à l'instant T suivant c'est-à-dire à l'instant T3, de sorte que la bobine 14 reste connectée à la source 15.
[0127] A l'instant J4, le nombre M prend une valeur M4 qui est égale à 24 dans le présent exemple. Cette valeur étant positive, c'est maintenant le nombre (-N1) qui est appliqué aux entrées E1 de l'additionneur 25, de sorte que les sorties S de ce dernier présentent un nombre égal à (24 - 90), soit (-66).
[0128] En outre, le nombre M ayant toujours cette valeur M4 positive à l'instant T4, la sortie Q du flip-flop 10 repasse à l'état "0" à cet instant T4 et le formateur 12 déconnecte la bobine 14 de la source 15.
[0129] Comme dans le cas de la figure 1, le processus qui vient d'être décrit continue à se dérouler jusqu'à ce que le signal 2b repasse à l'état "0" à l'instant T128, soit environ 7,8 ms après l'instant T0.
[0130] Les effets du passage à l'état "0" de la sortie Q du flip-flop 3 à cet instant T128 sont pratiquement les mêmes que dans le cas de cette figure 1 et ne seront pas décrits à nouveau. On relèvera simplement que, à cet instant T128, le passage à l'état "1" de la sortie de l'inverseur 9 a pour effet que le nombre M présent aux sorties S du registre 26 reprend sa valeur M0 dont on a vu qu'elle est égale à zéro.
[0131] En outre, le circuit de détermination 23 donne une nouvelle valeur aux nombres N1 et N3 en réponse au signal de détection qu'il reçoit du détecteur 16 juste après l'instant T128, cette nouvelle valeur étant déterminée de la manière décrite ci-dessus.
[0132] On voit que le dispositif selon la présente invention représenté à la figure 2 est encore plus simple que celui de la figure 1, tout en présentant les mêmes avantages que ce dernier par rapport aux dispositifs connus.
[0133] En résumé, on voit que dans le procédé selon la présente invention, chaque impulsion motrice est subdivisée en un certain nombre de périodes élémentaires, 128 dans le présent exemple, ayant toutes la même durée. En outre, on calcule directement ou indirectement, à chaque période élémentaire, la valeur que le taux de hachage effectif He prend au début de la période élémentaire suivante, et on compare cette valeur, également directement ou indirectement, à celle du taux de hachage de consigne Hc. Enfin, à ce début de la période élémentaire suivante, on connecte la bobine du moteur pas à pas à la source qui alimente le dispositif ou on déconnecte cette bobine de cette source selon que la comparaison ci-dessus montre que le taux de hachage effectif He est inférieur ou égal au taux de hachage de consigne Hc ou que ce taux He est supérieur à ce taux Hc.
[0134] Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif selon la présente invention dont deux exemples ont été décrits ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de cette invention tel que défini par les revendications. Ainsi, par exemple, le comparateur 21 du dispositif de la figure 1 peut être remplacé par un circuit soustracteur opérant la soustraction du taux de consigne Hc du taux effectif He. Dans ce cas, le dispositif doit encore comporter un circuit comparant le résultat de cette soustraction avec zéro et fournissant à l'entrée D du flip-flop 10 un signal ayant l'état "1" si ce résultat est inférieur ou égal à zéro et l'état "0" si ce résultat est supérieur à zéro.
[0135] Toujours par exemple, la durée de chaque impulsion motrice appliquée à la bobine du moteur pas à pas peut être différente de celle qu'elle a dans les exemples ci-dessus. De même, chaque impulsion motrice peut être subdivisée en un nombre de périodes élémentaires différent de celui qui a été utilisé dans les exemples ci-dessus.
[0136] En outre, le calcul du taux de hachage effectif He et sa comparaison avec le taux de hachage de consigne Hc, qui sont effectués aux instants J situés au milieu de chaque période élémentaire dans les exemples ci-dessus, peuvent très bien être effectués à un autre instant situé ailleurs qu'à ce milieu de cette période élémentaire.
[0137] De plus, le circuit de détermination du taux de hachage de consigne Hc peut être agencé de manière que ce dernier taux varie différemment de ce qui a été décrit ci-dessus en réponse au signal fourni par le circuit de détection de la rotation ou de la non-rotation du rotor du moteur.
[0138] En outre, l'invention peut évidemment être utilisée dans un dispositif autre qu'une pièce d'horlogerie électronique, le signal provoquant l'application d'une impulsion motrice à la bobine du moteur, c'est-à-dire le signal 2a dans les exemples ci-dessus, pouvant très bien avoir une autre périodicité que ce dernier, ou même ne pas être périodique.
la subdivision de ladite impulsion motrice en un premier nombre (N2) de périodes élémentaires consécutives, de durées au moins sensiblement égales et commençant chacune à un instant déterminé (T), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte, en outre :
- la détermination au moins indirecte, à chaque instant déterminé (T), d'un taux de hachage effectif (He) qui est égal au rapport entre d'une part un deuxième nombre (n1) qui est le nombre desdites périodes élémentaires qui se sont écoulées depuis le début de ladite impulsion motrice et qui font partie desdites périodes de connexion et, d'autre part, un troisième nombre (n2) qui est le nombre total desdites périodes élémentaires qui se sont écoulées depuis le début de ladite impulsion motrice;
- la comparaison au moins indirecte, audit chaque instant déterminé (T) entre ledit taux de hachage effectif (He) et ledit taux de hachage de consigne (Hc);
- la connexion de ladite bobine (14) à ladite source (15) audit chaque instant déterminé (T) si ladite comparaison montre que ledit taux de hachage effectif (He) est inférieur ou égal audit taux de hachage de consigne (Hc); et
- la déconnexion de ladite bobine (14) de ladite source (15) audit chaque instant déterminé (T) si ladite comparaison montre que ledit taux de hachage effectif (He) est supérieur audit taux de hachage de consigne (Hc).
- qu'il comporte la fourniture d'un quatrième nombre (-N1), qui est toujours négatif, et d'un cinquième nombre (N3), qui est toujours positif ou nul, lesdits quatrième (-N1) et cinquième nombre (N3) étant tels que le rapport entre, d'une part, la valeur absolue (N1) dudit quatrième nombre (-N1) et, d'autre part, la somme de ladite valeur absolue (N1) et dudit cinquième nombre (N3) est égal audit taux de hachage de consigne (Hc);
- que ladite détermination dudit taux de hachage effectif (He) comporte le calcul, audit chaque instant déterminé (T), d'un sixième nombre (M) qui est égal à la somme d'un septième et d'un huitième nombre, ledit septième nombre étant égal à la valeur que ledit sixième nombre (M) avait pendant la période élémentaire précédant immédiatement ledit chaque instant déterminé (T) et ledit huitième nombre étant égal audit quatrième nombre (-N1) si ledit septième nombre est supérieur à zéro et étant égal audit cinquième nombre (N3) si ledit septième nombre est inférieur ou égal à zéro; et
- quel ladite comparaison entre ledit taux de hachage effectif (He) et ledit taux de hachage de consigne (Hc) comporte la comparaison dudit sixième nombre (M) avec zéro.
et des moyens (2) de production d'un signal périodique (2c) de subdivision de ladite impulsion motrice, ledit signal (2c) définissant lesdits instants déterminés (T); caractérisé par le fait qu'il comporte en outre :
- des moyens de calcul (18 à 20; 24 à 26) répondant audit signal périodique (2c) et agencés pour calculer, au moins indirectement, une grandeur (He; M) représentative dudit taux de hachage effectif (He) à chacun desdits instants déterminés (T);
- des moyens de comparaison (21;27) répondant à ladite grandeur (He; M) et agencés pour produire un signal de comparaison entre ledit taux de hachage effectif (He) et ledit taux de hachage de consigne (Hc);
- des moyens de hachage (5, 6, 10, 12) répondant audit signal de comparaison et agencés pour connecter ladite bobine (14) à ladite source (15) si ledit taux de hachage effectif (He) est inférieur ou égal audit taux de hachage de consigne (Hc) et pour déconnecter ladite bobine (14) de ladite source si ledit taux de hachage effectif est supérieur audit taux de hachage de consigne (Hc).
- lesdits moyens de détermination (23) sont agencés pour fournir un quatrième nombre (-N1) qui est toujours négatif, et un cinquième nombre (N3) qui est toujours positif ou nul, lesdits quatrième (-N1) et cinquième nombre (N3) étant tels que le rapport entre, d'une part, la valeur absolue (N1) dudit quatrième nombre (-N1) et, d'autre part, la somme de ladite valeur absolue (N1) et dudit cinquième nombre (N3) est égal audit taux de hachage de consigne (Hc);
- lesdits moyens de calcul (24 à 26) comportent un circuit sélecteur (24) ayant des premières entrées recevant ledit quatrième nombre (-N1), des deuxièmes entrées recevant ledit cinquième nombre (N3) et des sorties présentant un nombre sélectionné qui est égal audit quatrième (-N1) ou audit cinquième nombre (N3) selon que ledit signal de comparaison a un premier ou un deuxième état, un circuit additionneur (25) ayant des premières entrées reliées aux sorties dudit circuit sélecteur (24), des deuxièmes entrées recevant un sixième nombre (M) et des sorties présentant, à chaque instant déterminé (T), la somme d'un septième et d'un huitième nombre, ledit septième nombre étant égal audit nombre sélectionné et ledit huitième nombre étant égal à la valeur que ledit sixième nombre (M) avait pendant la période élémentaire précédant immédiatement ledit instant déterminé (T), et un registre (26) ayant des entrées reliées aux sorties dudit circuit additionneur (25) et des sorties reliées aux deuxièmes entrées dudit circuit additionneur (25) et présentant ledit sixième nombre (M) en réponse audit signal périodique (2c); et
- lesdits moyens de comparaison (27) comportent un circuit comparateur (27) ayant des entrées reliées aux sorties dudit registre (26), une sortie fournissant ledit signal de comparaison, et agencé de manière que ledit signal de comparaison ait son premier ou son deuxième état selon que ledit sixième nombre (M) est inférieur ou égal à zéro,
ou que ledit sixième nombre (M) est supérieur à zéro.the subdivision of said driving pulse into a first number (N2) of consecutive elementary periods, of at least substantially equal duration and each beginning at a determined instant (T); said method being characterized in that it further includes the steps of :
- determining at least indirectly, at each determined instant (T), an effective chopping rate (He) which is equal to the ratio between on the one hand, a second number (n1) which is the number of said elementary periods which have elapsed since the beginning of said driving pulse and which form part of said connection periods, and, on the other hand, a third number (n2) which is the total number of said elementary periods which have elapsed since the beginning of said driving pulse;
- comparing at least indirectly, at said each determined instant (T) said effective chopping rate (He) and said desired chopping rate (Hc);
- connecting said coil (14) to said source (15) at said determined instant (T) if said comparison shows that said effective chopping rate (He) is less than or equal to said desired chopping rate (Hc); and
- disconnecting said coil (14) from said source (15) at said each determined instant (T) if said comparison shows that said effective chopping rate (He) is greater than said desired chopping rate (Hc).
- it includes supplying a fourth number (-N1), which is always negative, and a fifth number (N3), which is always positive or zero, said fourth (-N1) and fifth (N3) numbers being such that the ratio between, on the one hand, the absolute value (N1) of said fourth number (-N1) and, on the other hand, the sum of said absolute value (N1) and said fifth number (N3) is equal to said desired chopping rate (Hc) ;
- said determination of said effective chopping rate (He) includes calculating, at said each determined instant (T), a sixth number (M) which his equal to the sum of a seventh and an eighth number, said seventh number being equal to the value that said sixth number (M) had during the elementary period immediately preceding said each determined instant (T) and said eighth number being equal to said fourth number (-N1) if said seventh number is greater than zero and being equal to said fifth number (N3) if said seventh number is less than or equal to zero; and
- said comparison between said effective chopping rate (He) and said desired chopping rate (Hc) includes the comparison of said sixth number (M) with zero.
and means (2) for generating a periodic subdivision signal (2c) for said driving pulse, said signal (2c) defining said determined instants (T); characterized in that it further includes:
- computing means (18 to 20; 24 to 26) responding to said periodic signal (2c) and arranged to calculate, at least indirectly, a variable (He; M) representative of said effective chopping rate (He) at each of said determined instants (T);
- comparison means (21; 27) responding to said variable (He; M) and arranged to generate a comparison signal between said effective chopping rate (He) and said desired chopping rate (Hc);
- chopping means (5, 6, 10, 12) responding to said comparison signal and arranged to connect said coil (14) to said source (15) if said effective chopping rate (He) is less than or equal to said desired chopping rate (Hc) and to disconnect said coil (14) from said source (15) if said effective chopping rate is greater than said desired chopping rate (Hc).
- said determination means (23) are arranged to provide a fourth number (-N1) which is always negative, and a fifth number (N3) which is always positive or zero, said fourth (-N1) and fifth (N3) numbers being such that the ratio between, on the one hand, the absolute value (N1) of said fourth number (-N1) and, on the other hand, the sum of said absolute value (N1) and said fifth number (N3) is equal to said desired chopping rate (Hc);
- said computing means (24 to 26) include a selector circuit (24) having first inputs receiving said fourth number (-N1), second inputs receiving said fifth number (N3) and outputs having a selected number which is equal to said fourth (-N1) or said fifth (N3) number according to whether said comparison signal has a first or a second state, an adder circuit (25) having first inputs connected to the outputs of said selector circuit (24), second inputs receiving a sixth number (M) and outputs having, at each determined instant (T), the sum of a seventh and an eighth number, said seventh number being equal to said selected number and said eighth number being equal to the value that said sixth number (M) had during the elementary period immediately preceding said determined instant (T), and a register (26) having inputs connected to the outputs of said adder circuit (25) and outputs connected to the second inputs of said adder circuit (25) and having said sixth number (M) in response to said periodic signal (2c); and
- said comparison means (27) including a comparator circuit (27) having inputs connected to the outputs of said register (26), an output providing said comparison signal, and arranged so that said comparison signal has its first or second state according to whether said sixth number (M) is less than or equal to zero, or whether said sixth number (M) is greater than zero.
Unterteilen des Antriebsimpulses in eine erste Anzahl (N2) aufeinander folgender Elementarperioden mit Dauern, die im Wesentlichen zumindest gleich sind und jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt (T) beginnen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es außerdem umfasst:
- Bestimmen zumindest auf indirekte Weise zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T) eines effektiven Zerhackungsanteils (He), der gleich dem Verhältnis einerseits zwischen einer zweiten Anzahl (n1), die die Anzahl der Elementarperioden ist, die seit dem Beginn des Antriebsimpulses verstrichen sind und einen Teil der Verbindungsperioden bilden, und andererseits einer dritten Anzahl (n2), die die Gesamtanzahl der Elementarperioden ist, die seit dem Beginn des Antriebsimpulses verstrichen sind, ist;
- Vergleichen zumindest indirekt zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T) des effektiven Zerhackungsanteils (He) mit dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc);
- Verbinden der Spule (14) mit der Quelle (15) zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T), falls der Vergleich zeigt, dass der effektive Zerhackungsanteil (He) kleiner oder gleich dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc) ist; und
- Trennen der Spule (14) von der Quelle (15) zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T), falls der Vergleich zeigt, dass der effektive Zerhackungsanteil (He) größer als der Soll-Zerhackungsanteil (Hc) ist.
- es das Liefern einer vierten Anzahl (-N1), die stets negativ ist, und einer fünften Anzahl (N3), die stets positiv oder Null ist, umfasst, wobei die vierte Anzahl (-N1) und die fünfte Anzahl (N3) derart sind, dass das Verhältnis einerseits zwischen dem Absolutwert (N1) der vierten Anzahl (-N1) und andererseits der Summe aus dem Absolutwert (N1) und der fünften Anzahl (N3) gleich dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc) ist;
- das Bestimmen des effektiven Zerhackungsanteils (He) das Berechnen zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T) einer sechsten Anzahl (M), die gleich der Summe aus einer siebten und einer achten Anzahl ist, umfasst, wobei die siebte Anzahl gleich dem Wert ist, den die sechste Anzahl (M) in der dem bestimmten Zeitpunkt (T) unmittelbar vorhergehenden Elementarperiode hatte, und die achte Anzahl gleich der vierten Anzahl (-N1) ist, falls die siebte Anzahl größer als Null ist, und gleich der fünften Anzahl (N3) ist, falls die siebte Anzahl kleiner oder gleich Null ist; und
- das Vergleichen zwischen dem effektiven Zerhackungsanteil (He) und dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc) das Vergleichen der sechsten Anzahl (M) mit Null enthält.
und Mittel (2) zum Erzeugen eines periodischen Signals (2c) für die Unterteilung des Antriebsimpulses umfasst, wobei das Signal (2c) die bestimmten Zeitpunkte (T) definiert; dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem umfasst:
- Berechnungsmittel (18 bis 20; 24 bis 26), die auf das periodische Signal (2c) ansprechen und ausgelegt sind, um wenigstens indirekt eine Größe (He; M) zu berechnen, die den effektiven Zerhackungsanteil (He) zu jedem der bestimmten Zeitpunkte (T) repräsentiert;
- Vergleichsmittel (21; 27), die auf die Größe (He; M) ansprechen und ausgelegt sind, um ein Signal des Vergleichens zwischen dem effektiven Zerhakkungsanteil (He) und dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc) zu erzeugen;
- Zerhackungsmittel (5, 6, 10, 12), die auf das Vergleichssignal ansprechen und ausgelegt sind, um die Spule (14) mit der Quelle (15) zu verbinden, falls der effektive Zerhackungsanteil (He) kleiner oder gleich dem Soll-Zerhackungsanteil ist, und um die Spule (14) von der Quelle zu trennen, falls der effektive Zerhackungsanteil größer als der Soll-Zerhackungsanteil (Hc) ist.
- die Bestimmungsmittel (23) ausgelegt sind, um eine vierte Anzahl (-N1), die stets negativ ist, und eine fünfte Anzahl (N3), die stets positiv oder Null ist, zu erzeugen, wobei die vierte Anzahl (-N1) und die fünfte Anzahl (N3) derart sind, dass das Verhältnis einerseits zwischen dem Absolutwert (N1) der vierten Anzahl (-N1) und andererseits der Summe aus dem Absolutwert (N1) und der fünften Anzahl (N3) gleich dem Soll-Zerhackungsanteil (Hc) ist;
- die Berechnungsmittel (24 bis 26) eine Auswahlschaltung (24), die erste Eingänge, die die vierte Anzahl (-N1) empfangen, zweite Eingänge, die die fünfte Anzahl (N3) empfangen, und Ausgänge, die eine ausgewählte Anzahl präsentieren, die gleich der vierten Anzahl (-N1) oder der fünften Anzahl (N3) ist, je nachdem, ob das Vergleichssignal einen ersten oder einen zweiten Zustand hat, besitzt, eine Addiererschaltung (25), die erste Eingänge, die mit den Ausgängen der Auswahlschaltung (24) verbunden sind, zweite Eingänge, die eine sechste Anzahl (M) empfangen, und Ausgänge, die zu jedem bestimmten Zeitpunkt (T) die Summe aus einer siebten und einer achten Anzahl präsentieren, besitzt, wobei die siebte Anzahl gleich der ausgewählten Anzahl ist und die achte Anzahl gleich dem Wert ist, den die sechste Anzahl (M) in der dem bestimmten Zeitpunkt (T) unmittelbar vorhergehenden Elementarperiode hatte, und ein Register (26), das Eingänge, die mit den Ausgängen der Addiererschaltung (25) verbunden sind, und Ausgänge, die mit den zweiten Eingängen der Addiererschaltung (25) verbunden sind und die sechste Anzahl (M) in Reaktion auf das periodische Signal (2c) präsentieren, besitzt, umfassen; und
- die Vergleichsmittel (27) eine Komparatorschaltung (27) umfassen, die Eingänge, die mit den Ausgängen des Registers (26) verbunden sind, und einen Ausgang, der das Vergleichssignal liefert, besitzt und so ausgelegt ist, dass das Vergleichssignal seinen ersten oder seinen zweiten Zustand hat, je nachdem, ob die sechste Anzahl (M) kleiner oder gleich Null ist oder ob die sechste Anzahl (M) größer als Null ist.
RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION
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