FR2755550A1 - Stepping motor rotation direction control for automotive applications - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative aux procédés pour la commande, dans un sens inverse à son sens de fonctionnement habituel, d'un moteur électrique pas à pas, notamment de montre à aiguilles pour tableau de bord de véhicule automobile. The present invention relates to methods for controlling, in a direction opposite to its usual operating direction, an electric stepping motor, in particular a needle watch for a dashboard of a motor vehicle.
On a illustré sur la figure 1 annexée la structure classique d'un moteur électrique pas à pas de montre de tableau de bord de véhicule automobile. Un tel moteur est généralement de type monophasé et comporte
- un stator présentant un circuit magnétique principal 10 en forme de boucle ouverte, formé par exemple d'un empilement de tôles magnétiques, définissant une chambre de rotor 12 entre les deux pôles 14,16 de ce circuit,
- une bobine 20 placée sur l'une des branches de ce circuit magnétique principal 10,
- un rotor 30 à aimantation radiale monté à rotation dans ladite chambre 12, entre les deux pôles 14, 16 du circuit principal 10, le rotor 30 comprenant typiquement un aimant bipolaire, comme schématisé sur la figure 1, et
- un circuit magnétique secondaire 40 placé au niveau de la chambre de rotor 12 pour imposer, au repos, au rotor 30, une position non symétrique par rapport aux pôles 14, 16 du circuit principal 10.Illustrated in Figure 1 attached is the conventional structure of a stepping electric motor of a dashboard watch of a motor vehicle. Such a motor is generally of the single-phase type and comprises
a stator having a main magnetic circuit 10 in the form of an open loop, formed for example of a stack of magnetic sheets, defining a rotor chamber 12 between the two poles 14, 16 of this circuit,
a coil 20 placed on one of the branches of this main magnetic circuit 10,
a rotor 30 with radial magnetization rotatably mounted in said chamber 12, between the two poles 14, 16 of the main circuit 10, the rotor 30 typically comprising a bipolar magnet, as shown diagrammatically in FIG. 1, and
a secondary magnetic circuit 40 placed at the level of the rotor chamber 12 to impose, at rest, on the rotor 30, a non-symmetrical position with respect to the poles 14, 16 of the main circuit 10.
Généralement, le circuit secondaire 40 est constitué d'un anneau 42 comprenant deux dents ou pôles radialement internes 44, 46, diamétralement opposés, qui entoure le rotor 30. Generally, the secondary circuit 40 consists of a ring 42 comprising two diametrically opposite teeth or radially internal poles 44, 46, which surrounds the rotor 30.
Ainsi, au repos, les pôles du rotor 30 s'alignent sur les pôles 44, 46 du circuit secondaire 40. Thus, at rest, the poles of the rotor 30 align with the poles 44, 46 of the secondary circuit 40.
Lorsque le rotor 30 est à l'équilibre par rapport à l'axe de verrouillage ainsi défini, il peut alors démarrer avec un couple optimum. When the rotor 30 is in equilibrium with respect to the locking axis thus defined, it can then start with an optimum torque.
La commande d'un tel moteur est réalisée par l'intermédiaire d'un circuit à application spécifique (ASIC) qui délivre à la bobine 20 une séquence d'impulsions de commande de polarités alternées, telle qu'illustrée sur la figure 2. The control of such a motor is carried out by means of a specific application circuit (ASIC) which delivers to the coil 20 a sequence of alternating polarity control pulses, as illustrated in FIG. 2.
Ainsi, par rapport à la position de repos illustrée sur la figure 1, pour faire démarrer le moteur, le bobinage 20 reçoit tout d'abord une impulsion qui impose une polarité Sud sur le pôle 16 du circuit principal 10 et une polarité Nord sur le pôle 14 de ce même circuit principal 10. Thus, relative to the rest position illustrated in FIG. 1, to start the motor, the winding 20 first receives a pulse which imposes a South polarity on the pole 16 of the main circuit 10 and a North polarity on the pole 14 of this same main circuit 10.
Le rotor 30 est alors entraîné dans le sens de rotation horaire. L'impulsion précitée est ensuite interrompue de sorte que grâce à son inertie et à l'attraction des pôles 44, 46 le rotor 30 tend à s'aligner sur ces derniers, puis une impulsion de polarité opposée est appliquée sur le bobinage 20 pour définir un pôle Sud sur le pôle 14 du circuit principal 10 et un pôle Nord sur le pôle 16 de ce dernier. The rotor 30 is then driven clockwise. The aforementioned pulse is then interrupted so that thanks to its inertia and the attraction of the poles 44, 46 the rotor 30 tends to align with the latter, then an impulse of opposite polarity is applied to the winding 20 to define a South pole on pole 14 of the main circuit 10 and a North pole on pole 16 of the latter.
Comme on l'aura compris, de tels moteurs pas à pas sont conçus pour que leur rotor soit entraîné de façon unidirectionnelle. En particulier, la position de verrouillage imposée par leur circuit magnétique secondaire 40 n'est pas symétrique par rapport aux pôles 14 et 16 et empêche d'entraîner le rotor d'un tel moteur en sens inverse par rapport à son sens de fonctionnement habituel en appliquant à la bobine 20 du circuit magnétique principal une séquence d'impulsions inversée par rapport à la séquence d'impulsions de la figure 2
Cependant, il est souhaitable, notamment pour la remise à l'heure de montres à aiguilles de tableaux de bord de véhicules automobiles, de pouvoir entraîner un tel moteur pas à pas dans un sens inverse par rapport à son sens de fonctionnement habituel du moteur.As will be understood, such stepping motors are designed so that their rotor is driven unidirectionally. In particular, the locking position imposed by their secondary magnetic circuit 40 is not symmetrical with respect to the poles 14 and 16 and prevents driving the rotor of such a motor in the opposite direction with respect to its usual operating direction in applying to the coil 20 of the main magnetic circuit a reverse pulse sequence with respect to the pulse sequence of Figure 2
However, it is desirable, in particular for the resetting of time watches with needles of dashboards of motor vehicles, to be able to drive such a stepping motor in an opposite direction with respect to its usual direction of engine operation.
Un but de l'invention est de proposer un procédé de commande permettant de résoudre ce problème. An object of the invention is to propose a control method making it possible to solve this problem.
Elle propose à cet effet un procédé pour la commande d'un moteur électrique pas à pas du type comportant un rotor aimanté, ainsi qu'un stator qui présente d'une part un circuit magnétique principal qui comprend au moins un bobinage, dont l'alimentation commande la rotation du rotor, et d'autre part un circuit magnétique secondaire qui, en l'absence d'alimentation du ou des bobinages du circuit magnétique principal, impose au rotor au moins une position de verrouillage, caractérisé en ce que pour commander ledit moteur électrique dans le sens inverse à son sens de fonctionnement habituel, on alimente le ou les bobinages du circuit magnétique principal de façon à faire tourner le rotor dans son sens de fonctionnement habituel jusqu'à une position d'élan, puis on inverse l'alimentation du ou des bobinages pour faire tourner le rotor en sens inverse et lui faire franchir par inertie une position d'équilibre par rapport au circuit magnétique principal, la séquence d'alimentation étant ensuite poursuivie pour que le rotor continue sa rotation en sens inverse. To this end, it proposes a method for controlling a stepping electric motor of the type comprising a magnetic rotor, as well as a stator which has on the one hand a main magnetic circuit which comprises at least one winding, the supply controls the rotation of the rotor, and on the other hand a secondary magnetic circuit which, in the absence of supply of the winding (s) of the main magnetic circuit, imposes on the rotor at least one locking position, characterized in that to control said electric motor in the opposite direction to its usual operating direction, the main magnetic circuit (s) is wound up in order to cause the rotor to rotate in its usual operating direction to a momentum position, then reverse l supply of the winding (s) to turn the rotor in the opposite direction and make it pass through inertia a position of equilibrium with respect to the main magnetic circuit, the sequence of al imentation then being continued so that the rotor continues its rotation in the opposite direction.
Avantageusement, dans le cas d'un moteur électrique pas à pas de type monophasé, pour faire faire un tour en sens inverse au rotor, on alimente son (ou ses) bobinage(s) avec une séquence d'alimentation qui comporte successivement
- une première impulsion qui fait tourner le rotor dans son sens de fonctionnement habituel d'une position de verrouillage à une position d'élan,
- une deuxième impulsion en sens inverse qui fait tourner le rotor en sens inverse et lui fait franchir par inertie sa position d'équilibre par rapport au circuit magnétique principal,
- une interruption de l'alimentation pendant laquelle le rotor se stabilise sur une position de verrouillage qui correspond à une demi-tour par rapport à la première position de verrouillage, cette séquence étant ensuite répétée de façon symétrique.Advantageously, in the case of a single-phase electric stepping motor of the rotor type, in order to rotate the rotor in opposite directions, its winding (s) is supplied with a supply sequence which successively comprises
- a first pulse which rotates the rotor in its usual operating direction from a locking position to a momentum position,
- a second pulse in the opposite direction which rotates the rotor in the opposite direction and causes it to pass by inertia its equilibrium position with respect to the main magnetic circuit,
an interruption of the supply during which the rotor stabilizes in a locking position which corresponds to a half-turn relative to the first locking position, this sequence then being repeated symmetrically.
La séquence d'alimentation peut également comporter entre la deuxième impulsion et l'interruption d'alimentation une impulsion de même sens que la première impulsion, par laquelle le rotor poursuit son entraînement en sens inverse. The supply sequence can also include, between the second pulse and the interruption of supply, a pulse in the same direction as the first pulse, by which the rotor continues its drive in the opposite direction.
L'invention concerne en outre un dispositif pour la commande d'un moteur électrique pas à pas, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour générer un ou des signaux d'alimentation pour la mise en oeuvre de ce procédé. The invention further relates to a device for controlling a stepping electric motor, characterized in that it comprises means for generating one or more supply signals for the implementation of this method.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement un moteur électrique pas à pas conforme à un mode de réalisation connu de l'art antérieur
- la figure 2 illustre une séquence d'impulsions de commande appliquée habituellement à un tel moteur pas à pas
- les figures 3a à 3c sont des représentations schématiques d'un moteur pas à pas, illustrant une séquence de commande conforme à un mode de mise en oeuvre possible de l'invention
- la figure 4 est un graphe sur lequel on a porté des impulsions de commande correspondant à la séquence illustrée sur les figure 3a à 3c.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows. This description is purely illustrative and not limiting. It should be read in conjunction with the accompanying drawings on which
- Figure 1, previously described, schematically shows a stepping electric motor according to an embodiment known from the prior art
- Figure 2 illustrates a sequence of control pulses usually applied to such a stepper motor
- Figures 3a to 3c are schematic representations of a stepper motor, illustrating a control sequence according to a possible embodiment of the invention
- Figure 4 is a graph on which we have carried control pulses corresponding to the sequence illustrated in Figures 3a to 3c.
Selon le mode de mise en oeuvre illustré sur les figures 3a à 3c et sur la figure 4, on élance dans un premier temps le rotor 30 à partir de sa position de verrouillage imposée par le circuit magnétique secondaire 40 dans son sens de rotation correspondant à son fonctionnement habituel, c'est-à-dire, dans le cas d'un moteur de montre de tableau de bord, dans le sens horaire. According to the mode of implementation illustrated in FIGS. 3a to 3c and in FIG. 4, the rotor 30 is initially launched from its locking position imposed by the secondary magnetic circuit 40 in its direction of rotation corresponding to its usual operation, that is to say, in the case of a dashboard watch engine, clockwise.
A cet effet, on applique au bobinage 20 une impulsion d'une durée t1 qui impose au pôle 16 une polarité Nord et au pôle 14 une polarité Sud (figure 3a). To this end, a pulse of duration t1 is applied to the winding 20 which imposes on the pole 16 a North polarity and on the pole 14 a South polarity (FIG. 3a).
Ce temps tl est choisi suffisamment petit pour que l'axe nord-sud du rotor - qui était aligné sur l'axe de verrouillage (représenté en traits pointillés sur les figures 3a à 3c) - n'atteigne pas l'axe défini par les pôles 14 et 16. This time tl is chosen small enough so that the north-south axis of the rotor - which was aligned with the locking axis (shown in dotted lines in Figures 3a to 3c) - does not reach the axis defined by the poles 14 and 16.
A l'issue de ce temps t1, le rotor 30 ayant une position angulaire d'élan, on applique au bobinage 20 une impulsion inverse d'une durée t2, qui rappelle le rotor 30 en sens inverse par rapport à son sens de fonctionnement habituel (figure 3b). At the end of this time t1, the rotor 30 having an angular position of momentum, a reverse pulse of duration t2 is applied to the winding 20, which recalls the rotor 30 in the opposite direction with respect to its usual operating direction (Figure 3b).
Le rotor franchit alors avec une certaine vitesse sa position d'équilibre définie par la nouvelle polarité des pôles 14 et 16 du stator. The rotor then crosses with a certain speed its equilibrium position defined by the new polarity of the poles 14 and 16 of the stator.
A l'issue de ce temps t2, on inverse à nouveau le courant (figure 3c), afin que l'aimant ayant dépassé l'axe du stator avec son inertie, continue sa rotation dans le sens inverse au sens horaire jusqu'à se retrouver dans la position de verrouillage imposée par le circuit secondaire 40, lorsqu'à l'issue du temps t3 l'alimentation est interrompue. At the end of this time t2, the current is again reversed (FIG. 3c), so that the magnet having exceeded the axis of the stator with its inertia, continues its rotation in the opposite direction to the clockwise direction until it find in the locking position imposed by the secondary circuit 40, when at the end of time t3 the supply is interrupted.
Puis, après un certain temps où le moteur reste dans cette position de verrouillage, la bobine 20 est alimentée avec une séquence d'impulsions inverse de celle qui vient d'être décrite, de sorte qu'à l'issue de cette nouvelle séquence, le rotor 30 aura parcouru un tour en sens antihoraire (période T sur la figure 4). Then, after a certain time when the motor remains in this locked position, the coil 20 is supplied with a sequence of pulses opposite to that which has just been described, so that at the end of this new sequence, the rotor 30 will have traveled one revolution counterclockwise (period T in FIG. 4).
On donne par exemple aux temps t1, t2 et t3 les valeurs suivantes
tl = 5,5 ms
t2 = 7,5 ms
t3 = 27 ms.We give for example at times t1, t2 and t3 the following values
tl = 5.5 ms
t2 = 7.5 ms
t3 = 27 ms.
En variante encore, les temps tl et t2 peuvent être augmentés pour que le moteur ne soit soumis qu'à deux impulsions, le temps t3 étant alors nul. In another variant, the times t1 and t2 can be increased so that the motor is only subjected to two pulses, the time t3 then being zero.
Les temps t1 et t2 prennent par exemple à cet effet les valeurs suivantes
tl = 5,9 ms
t2 = 9,1 ms
Un dispositif conforme à un mode de réalisation de l'invention comporte un circuit ASIC qui génère un signal d'alimentation du type de celui illustré sur la figure 4. The times t1 and t2 for example take the following values for this purpose
tl = 5.9 ms
t2 = 9.1 ms
A device according to an embodiment of the invention comprises an ASIC circuit which generates a supply signal of the type of that illustrated in FIG. 4.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9613516A FR2755550B1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | METHOD FOR THE REVERSE DIRECTION OF A STEPPER ELECTRIC MOTOR, IN PARTICULAR OF A DASHBOARD NEEDLE WATCH |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9613516A FR2755550B1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | METHOD FOR THE REVERSE DIRECTION OF A STEPPER ELECTRIC MOTOR, IN PARTICULAR OF A DASHBOARD NEEDLE WATCH |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2755550A1 true FR2755550A1 (en) | 1998-05-07 |
| FR2755550B1 FR2755550B1 (en) | 1999-01-22 |
Family
ID=9497366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9613516A Expired - Fee Related FR2755550B1 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | METHOD FOR THE REVERSE DIRECTION OF A STEPPER ELECTRIC MOTOR, IN PARTICULAR OF A DASHBOARD NEEDLE WATCH |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2755550B1 (en) |
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-
1996
- 1996-11-06 FR FR9613516A patent/FR2755550B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2755550B1 (en) | 1999-01-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20120731 |