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DISPOSITIF MONOBLOC DESTINE A ENTRETENIR UN MOUVEMENT ALTERNATIF OU PENDULAIRE
La présente invention est relative à un dispositif monobloc destiné à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire, comme par exemple le balancement d'une cloche.
Tous les systèmes pour entretenir alternatif ou pendulaire existant à ce jour comprennent les éléments suivants :
1) un moteur et son lecteur de positionnement ; 2) des éléments électroniques (microprocesseur, mémoire. etc...) destinés au pilotage du moteur. lesquels reçoivent leurs informations du lecteur de positionnement ci-dessus ;
3) une électronique de puissance assurant, au moyen de relais inverseurs de puissance statiques. le découpage des impulsions en vue de la commande du moteur dans un sens de rotation, puis ensuite dans l'autre.
Ces éléments sont toujours séparés.
De plus. dans les systèmes existant à ce jour, la commande de puissance Marche/Arrêt et inversion du moteur, se fait à l'aide de deux relais statiques placés sur deux phases, et l'inversion est réa- lisée à l'aide de deux relais inverseurs placés entre ces relais sta- tiques et le moteur, la troisième phase restant en permanence con- nectée.
La commutation de ces relais-inverseurs s'effectue théoriquement sans courant ni tension.
En réalité, la commutation des relais entraîne, en raison de la présence de la troisième phase, une application de tension aux bornes des relais statiques. et le dv/dt élevé fait se déclencher ces relais statiques pendant un très court moment. Ceci provoque un arc sur les bornes des relais d'inversion, et entraîne l'emploi de relais inverseurs dimensionnés comme s'ils devaient commuter en charge.
En outre. les relais statiques, qui pour cette raison doivent également être largement dimensionnés. doivent être protégés pour éviter les amorçages dus au dv/dt créé lors de l'inversion des relais ou lors du rebond des relais-inverseurs.
Pour cette raison. ces systèmes font appel à une électronique
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répartie en plusieurs cartes distinctes, reliés par un câblage, et généralement une carte capteur située sur le moteur, une carte microprocesseur de pilotage. et une carte ou plaque de relais de puissance. un dispositif monobloc destiné à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire comprenant un moteur et un système de contrôle et de commande, qui permet de supprimer les phénomènes parasites décrits ci-dessus.
Un autre but de l'invention est de fournir un tel dispositif dont le système de contrôle et de commande est extrêmement réduit.
Ces buts ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite. sont atteints par un dispositif monobloc destiné. à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire comprenant un moteur alimenté en courant triphasé et son système de contrôle et de commande constitué par un lecteur du positionnement du moteur, un ensemble électronique de contrôle du moteur recevant des informations de ce lecteur et une électronique de puissance qui comprend deux relais statiques alimentés chacun par une phase de courant, deux relais inverseurs reliés au moteur, lequel dispositif est caractérisé. selon la présente invention, par le fait que l'électronique de puissance comprend un relais disposé sur la troisième phase de courant.
de telle sorte que cette troisième phase est toujours coupée au moment où les deux relais inverseurs situé sur les deux autres phases entrent en fonctionnement, évitant ainsi toute variation brutale de tension aux bornes des relais statiques.
Avantageusement, les deux relais statiques sont des thyristors.
De préférence, le lecteur de positionnement du moteur est constitué de deux capteurs optoélectroniques ou magnétiques disposés au voisinage de l'axe du moteur.
Avantageusement, l'ensemble électronique de contrôle du moteur, l'électronique de puissance et le lecteur de positionnement sont disposés sur un même support rendu solidaire du moteur.
La description. qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard des figures annexées
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parmi lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un moteur équipé d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de profil de ce moteur et de ce dispositif ; - la figure 3 est un schéma de montage ; et - les figures- à 10 représentent le fonctionnement du dispositif en fonction des différentes étapes de fonctionnement du moteur.
Comme on peut le voir sur la figure 1. le dispositif monobloc destiné à entretenir un mouvement alternatif ou pendulaire comprend un moteur 1 alimenté en courant triphasé et son système de contrôle et de commande désigné dans un ensemble par la référence 2.
Le moteur 1 comporte un axe 3 à une extrémité duquel est disposée une roue 4 entraînant par une courroie 5, pour un ensemble mécanique ou réducteur approprié, un objet, tel qu'une cloche par exemple, selon un mouvement alternatif ou pendulaire.
Pour piloter ce moteur 1, il est prévu un système de contrôle et de commande 2 constitué par un lecteur de positionnement 6 comprenant deux capteurs optoélectroniques ou magnétiques 7 et 8 disposés autour d'une roue dentée 9 situé sur l'axe 3 du moteur 1. Ces capteurs ont pour but de déterminer le sens, l'angle et la vitesse de rotation du moteur 1.
Les informations recueillies par ces capteurs - : et 8 sont transmises à un microprocesseur 10 qui, en fonction de ces informations et des paramètres déjà introduits. va commander la rotation de l'axe 3 du moteur 1.
Selon le présent exemple de réalisation. sur chacune des phases 1 et 2. phl et ph2. on dispose un relais statique 11, 12, par exemple un thyristor, relié à un relais inverseur 13 et 14.
Sur la troisième phase ph3 du courant alimentant le moteur 1, on dispose un relais 15. L'ensemble constitué par les deux interrupteurs statiques à thyristor 11 et 12. les deux relais inverseurs 13 et 14 et le relais 15 forme l'électronique de puissance.
Le fonctionnement de cet ensemble sera décrit en regard des
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figures 4 à 10.
La figure 4 représente l'état de l'électronique de puissance lorsque le moteur 1 est à l'arrêt. Si le circuit est fermé, le moteur 10 est entrainé en rotation vers la droite selon la flèche FI (figure-
EMI4.1
5).
Lorsque l'axe 3 du moteur 1 a tourné de l'angle désiré, le mouvement de rotation est arrêté par coupure des relais statiques Il et 12 (figure 6). Avant l'inversion des phases phi et ph2, le relais
15 est ouvert (figure") ; puis il y a inversion des phases, ce qui entraîne un mouvement des relais inverseurs 13 et 14 (figure 8) ; le relais 15 peut alors être fermé (figure 9). Le passage du courant commande donc la rotation dans l'autre sens du moteur 1 selon la flèche F2, suite à l'activation des relais statiques 11 et 12 (figure 10).
Comme l'inversion de phase a lieu. la phase 3 étant coupée, il n'y a plus de potentiel sur les points communs des relais inverseurs 13 et 14, ce qui ne crée pas de dv/dt au niveau des relais statiques 11 et 12. Ainsi il n'y a plus d'arcs électriques aux bornes de contact des relais inverseurs 13 et 14.
Le dispositif selon la présente invention peut être disposé sur un support-plan tel qu'une carte 16 : les capteurs 7 et 8 étant sur une face, les autres éléments sur l'autre face. Cette carte 16 peut être fixée sur le moteur 1, les capteurs 7 et 8 en regard de la roue dentée 9.
Une variante de réalisation consiste à modifier l'emplacement des relais. Par exemple. on peut imaginer un schéma de montage sur lequel le relais statique 11 est situé sur la troisième phase ph3 et le relais 15 sur la première phase phi, tous les autres éléments restant inchangés. En d'autres termes, le relais 15 est situé sur une phase, et chaque relais statique Il, 12 sur une des autres phases.
Les relais inverseurs 13 et 14 comportent chacun une bobine.
De manière à éviter qu'en cas de défaut de l'une d'entre elles un seul de ces relais inverseurs ne soit activé, mettant ainsi deux phases en court-circuit, ces bobines sont montées en série.
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MONOBLOCK DEVICE FOR MAINTAINING AN ALTERNATIVE OR PENDULUM MOVEMENT
The present invention relates to a single-piece device intended to maintain an alternating or pendulum movement, such as for example the swinging of a bell.
All the systems for alternative or pendulum maintenance existing to date include the following elements:
1) a motor and its positioning reader; 2) electronic elements (microprocessor, memory, etc.) intended for controlling the engine. which receive their information from the above positioning reader;
3) power electronics ensuring, by means of static power reversing relays. the cutting of the pulses with a view to controlling the motor in one direction of rotation, then in the other.
These elements are always separated.
Furthermore. in the systems existing to date, the on / off and reverse power control of the motor is done using two static relays placed on two phases, and the reversal is carried out using two relays inverters placed between these static relays and the motor, the third phase remaining permanently connected.
The switching of these change-over relays is theoretically carried out without current or voltage.
In reality, due to the presence of the third phase, the switching of the relays leads to an application of voltage across the solid state relays. and the high dv / dt triggers these solid state relays for a very short time. This causes an arc on the terminals of the reversing relays, and causes the use of reversing relays dimensioned as if they had to switch on load.
In addition. solid state relays, which for this reason must also be largely dimensioned. must be protected to avoid ignition due to the dv / dt created during the reversing of the relays or during the rebound of the reversing relays.
For this reason. these systems use electronic
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distributed in several distinct cards, connected by wiring, and generally a sensor card located on the engine, a microprocessor control card. and a power relay card or plate. a monobloc device intended to maintain an alternating or pendulum movement comprising a motor and a control and command system, which makes it possible to suppress the parasitic phenomena described above.
Another object of the invention is to provide such a device whose control and command system is extremely reduced.
These goals and others that will appear later. are achieved by a one-piece device intended. to maintain a reciprocating or pendulum movement comprising a motor supplied with three-phase current and its control and command system constituted by a motor positioning reader, an electronic motor control unit receiving information from this reader and a power electronics which includes two static relays each supplied by a current phase, two change-over relays connected to the motor, which device is characterized. according to the present invention, by the fact that the power electronics comprises a relay disposed on the third current phase.
so that this third phase is always cut off when the two changeover relays located on the other two phases come into operation, thus avoiding any sudden voltage variation across the static relays.
Advantageously, the two static relays are thyristors.
Preferably, the motor positioning reader consists of two optoelectronic or magnetic sensors arranged in the vicinity of the axis of the motor.
Advantageously, the electronic engine control assembly, the power electronics and the positioning reader are arranged on the same support made integral with the engine.
The description. which will follow and which has no limiting character, should be read with reference to the appended figures
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among which: - Figure 1 shows a schematic perspective view of an engine equipped with a device according to the invention; - Figure 2 is a side view of this engine and this device; - Figure 3 is an assembly diagram; and - Figures- to 10 show the operation of the device according to the different stages of engine operation.
As can be seen in FIG. 1. the one-piece device intended to maintain an alternating or pendular movement comprises a motor 1 supplied with three-phase current and its control and command system designated in an assembly by the reference 2.
The motor 1 comprises an axis 3 at one end of which is disposed a wheel 4 driving by a belt 5, for an appropriate mechanical or reducing unit, an object, such as a bell for example, according to an alternating or pendular movement.
To control this motor 1, a control and command system 2 is provided, consisting of a positioning reader 6 comprising two optoelectronic or magnetic sensors 7 and 8 arranged around a toothed wheel 9 located on the axis 3 of the motor 1 The purpose of these sensors is to determine the direction, the angle and the speed of rotation of the motor 1.
The information collected by these sensors -: and 8 is transmitted to a microprocessor 10 which, according to this information and the parameters already entered. will control the rotation of axis 3 of motor 1.
According to the present exemplary embodiment. on each of phases 1 and 2. phl and ph2. there is a static relay 11, 12, for example a thyristor, connected to an inverter relay 13 and 14.
On the third phase ph3 of the current supplying the motor 1, there is a relay 15. The assembly constituted by the two static thyristor switches 11 and 12. the two reversing relays 13 and 14 and the relay 15 forms the power electronics .
The operation of this set will be described with regard to
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Figures 4 to 10.
FIG. 4 represents the state of the power electronics when the motor 1 is stopped. If the circuit is closed, the motor 10 is rotated to the right according to the arrow FI (figure-
EMI4.1
5).
When the axis 3 of the motor 1 has rotated by the desired angle, the rotational movement is stopped by switching off the solid state relays II and 12 (FIG. 6). Before reversing the phi and ph2 phases, the relay
15 is open (figure "); then the phases are inverted, which causes a movement of the reversing relays 13 and 14 (figure 8); the relay 15 can then be closed (figure 9). The passage of current therefore commands the rotation in the other direction of the motor 1 according to arrow F2, following the activation of the solid state relays 11 and 12 (FIG. 10).
As the phase reversal takes place. phase 3 being cut off, there is no longer any potential on the common points of the reversing relays 13 and 14, which does not create dv / dt at the level of the static relays 11 and 12. Thus there is no longer electrical arcs at the contact terminals of the changeover relays 13 and 14.
The device according to the present invention can be arranged on a plane support such as a card 16: the sensors 7 and 8 being on one side, the other elements on the other side. This card 16 can be fixed on the motor 1, the sensors 7 and 8 facing the toothed wheel 9.
An alternative embodiment consists in modifying the location of the relays. For example. one can imagine an assembly diagram on which the static relay 11 is located on the third phase ph3 and the relay 15 on the first phase phi, all the other elements remaining unchanged. In other words, the relay 15 is located on one phase, and each static relay II, 12 on one of the other phases.
The changeover relays 13 and 14 each have a coil.
In order to avoid that in the event of a fault in one of them, only one of these changeover relays is activated, thus putting two phases in short circuit, these coils are connected in series.