FR2895553A1 - Brushless DC motor controlling method for advertisement panel scrolling system, involves controlling brushless motor during panel exposition phase with speed set point value for compensating torque generated by weight of panel - Google Patents

Abstract

The method involves controlling a brushless DC motor (1) during an exposition phase of an advertisement panel with a speed set point value for compensating torque generated by the weight of the advertisement panel. The set point value is regulated by a microcontroller (5) based on information from Hall-effect sensors of the brushless motor. The motor is constituted of a rotor with permanent magnets and stator with coils. An independent claim is also included for a control electronics for implementing a brushless motor controlling method.

Description

Procédé de pilotage électronique d'un moteur sans balais pour dispositifElectronic control method of a brushless motor for a device

de défilement d'affiches publicitaires.  scrolling advertising posters.

La présente invention est du domaine du pilotage électronique des moteurs dits Brushless (sans balais) et décrit plus particulièrement la méthode permettant de créer électroniquement un couple de maintien lorsque le moteur est à l'arrêt. L'invention s'applique tout particulièrement aux dispositifs de défilement d'affiches publicitaires constitués de deux rouleaux horizontaux motorisés sur lesquels s'enroulent et se déroulent successivement plusieurs affiches. Le brevet FR2826164 décrit un dérouleur publicitaire du type de l'invention. Ce type de dispositif exige généralement l'usage d'un frein mécanique sur le rouleau supérieur afin de maintenir l'affiche pendant le temps d'exposition durant lequel l'affiche ne doit pas bouger. L'utilisation d'un frein mécanique génère plusieurs inconvénients : - Une nuisance sonore liée au fonctionnement du frein. -Une durée de vie réduite liée au fait que le frein comporte des pièces soumises à de la friction.  The present invention is in the field of electronic control of so-called Brushless motors (brushless) and more particularly describes the method for electronically creating a holding torque when the engine is stopped. The invention is particularly applicable to the scrolling devices of advertising posters consisting of two motorized horizontal rollers on which are rolled up and successively run several posters. The patent FR2826164 describes an advertising device of the type of the invention. This type of device usually requires the use of a mechanical brake on the upper roller to maintain the display during the exposure time during which the poster must not move. The use of a mechanical brake generates several disadvantages: - A noise nuisance related to the operation of the brake. -Lower life due to the fact that the brake has parts subjected to friction.

Il peut également être envisagé d'utiliser une commande de moteur de type 4 quadrants permettant par le biais d'une électronique spécifique de réguler le couple du moteur et donc de le maintenir bloqué à l'arrêt. Ce type d'électronique ne semble pas adapté dans le cadre d'un dérouleur publicitaire de part sa complexité et donc son coût de réalisation.  It can also be envisaged to use a motor control type 4 quadrants allowing through a specific electronics to regulate the engine torque and thus keep it locked when stopped. This type of electronics does not seem suitable in the context of an advertising device because of its complexity and therefore its cost of implementation.

Une autre solution consiste à faire tourner les deux moteurs en sens opposé pendant la phase d'exposition de l'affiche afin de la maintenir tendue. Ce principe génère plusieurs inconvénients : - Après la phase de défilement et au moment de l'arrêt, le fait de tendre l'affiche génère un mouvement sur celle-ci peu esthétique.  Another solution is to rotate the two motors in the opposite direction during the exposure phase of the poster to keep it taut. This principle generates several drawbacks: - After the scrolling phase and at the moment of the stop, the fact of tending the poster generates a movement on this unattractive.

Il est difficile de définir les valeurs de consigne de vitesse des moteurs pour arriver à l'équilibre. Cet équilibre risque également d'être rompu si l'on utilise une affiche plus lourde ou plus légère que celle prévue.  It is difficult to define motor speed reference values to achieve equilibrium. This balance may also be broken if a poster is used that is heavier or lighter than expected.

La présente invention à pour objectif d'obvier à ces inconvénients en proposant une solution de pilotage des moteurs sans balais utilisant une électronique de pilotage du type 2 quadrants et permettant de maintenir d'une manière fiable l'affiche en position statique pendant la phase d'exposition. L'invention se caractérise en ce qu'elle consiste à piloter le moteur supérieur 40 avec une valeur de consigne de vitesse permettant de compenser le couple induit par le poids de l'affiche.  The object of the present invention is to obviate these disadvantages by proposing a control solution for brushless motors using a control electronics of the type 2 quadrants and allowing the display to be reliably maintained in a static position during the first phase. 'exposure. The invention is characterized in that it consists in controlling the upper motor 40 with a speed reference value to compensate the torque induced by the weight of the poster.

Selon une autre caractéristique de l'invention la valeur de consigne de vitesse du moteur supérieur est régulée en fonction des informations transmises par les capteurs à effet Hall du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention les informations des capteurs à 5 effet Hall du moteur sont traitées par un microcontrôleur afin de déterminer la valeur de consigne de vitesse à appliquer.  According to another characteristic of the invention, the speed reference value of the upper motor is regulated according to the information transmitted by the Hall effect sensors of the motor. According to another characteristic of the invention, the information of the Hall effect sensors of the motor is processed by a microcontroller in order to determine the speed reference value to be applied.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif, et illustrée 10 par les dessins dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma électronique de principe, - la figure 2 représente un chronogramme des informations des capteurs de position du moteur.  Other advantages and features of the invention will become apparent on reading the following description, given by way of non-limiting example, and illustrated by the drawings in which: FIG. 1 represents an electronic scheme of principle, FIG. 2 represents a timing diagram of the information of the position sensors of the engine.

15 La figure 1 représente un schéma de principe des différents composants permettant la mise en oeuvre de l'invention. L'électronique de pilotage du moteur supérieur (1) et du moteur inférieur (2) comporte les composants suivants : - Un circuit de pilotage (3) de moteur Brushless 2 quadrants associé 20 à un circuit d'interfaçage (4). - Un microcontrôleur (5) - Un détecteur de position d'affiche (6) ainsi qu'éventuellement d'autres entrées (7).  Figure 1 shows a block diagram of the various components for implementing the invention. The control electronics of the upper motor (1) and the lower motor (2) comprise the following components: - A 2-quadrant Brushless motor control circuit (3) associated with an interfacing circuit (4). - A microcontroller (5) - A poster position detector (6) and possibly other inputs (7).

25 Dans le cas d'application de l'invention à un dérouleur publicitaire, les moteurs (1) et (2) peuvent directement être incorporés dans les rouleaux sur lesquels s'enroulent les affiches, on désigne alors l'ensemble sous le terme rouleau moteur Brushless . Le terme moteur Brushless est connu par l'homme de l'art pour désigner 30 un moteur à courant continu sans balais constitué d'un rotor comportant des aimants permanents et un stator constitué de plusieurs bobinages alimentés séquentiellement en courant continu. La position du rotor est déterminée par des capteurs sensibles aux champs magnétiques dits capteurs à effet hall . Ce type de moteur comporte généralement au moins 8 fils : 35 Bobine 1 - Bobine 2 - Bobine 3 Capteur effet hall 1 - Capteur effet hall 2 40 Capteur effet hall 3 +V : Alimentation capteurs OV : Alimentation capteurs Ces moteurs doivent être associés à une électronique de pilotage permettant de définir la séquence d'alimentation des bobines en fonction des informations des capteurs à effet Hall. Il est connu de l'homme de l'art des circuits électroniques permettant de 5 piloter en 2 quadrants ce type de moteur. On peut citer à titre d'exemple la référence MC33035 du fabriquant Motorola. Ce type de circuit comporte les entrées suivantes : - Marche/arrêt : Consigne binaire permettant de valider la marche du 10 moteur. - Consigne vitesse : Consigne analogique proportionnelle à la vitesse du moteur. - Sens : Consigne binaire permettant de définir le sens de rotation du moteur (0 ou 1) 15 - Frein : Consigne binaire permettant de freiner électroniquement le moteur.  In the case of application of the invention to an advertising unwinder, the motors (1) and (2) can be directly incorporated in the rollers on which the posters are wound, the whole is referred to as the roll Brushless motor. The term Brushless motor is known to those skilled in the art to refer to a brushless direct current motor consisting of a rotor having permanent magnets and a stator consisting of a plurality of coils fed sequentially with direct current. The position of the rotor is determined by sensors sensitive to magnetic fields called hall effect sensors. This type of motor usually has at least 8 wires: 35 Coil 1 - Coil 2 - Coil 3 Hall effect sensor 1 - Hall effect sensor 2 40 Hall effect sensor 3 + V: OV sensor supply: Sensor power supply These motors must be associated with a electronic control system for defining the power supply sequence of the coils according to the information of the Hall effect sensors. It is known to those skilled in the art of electronic circuits to drive in 2 quadrants this type of engine. As an example, reference MC33035 from the manufacturer Motorola. This type of circuit has the following inputs: On / Off: Binary setpoint to validate the running of the motor. - Speed setpoint: Analog setpoint proportional to the speed of the motor. - Direction: Binary setpoint for defining the direction of rotation of the motor (0 or 1). 15 - Brake: Binary setpoint for electronically braking the motor.

Dans le cas d'un dérouleur publicitaire, un microcontrôleur (5) gère le cycle de défilement des affiches en agissant sur les consignes des électroniques de 20 pilotage (3) des moteurs (1) et (2) et en tenant compte des information d'un capteur de position de l'affiche (6). Le capteur de position de l'affiche (6) est généralement du type inductif ou photoélectrique et permet d'arrêter le défilement de l'affiche lorsqu'elle est correctement positionnée. Ce capteur réagit à la détection d'une pastille en 25 aluminium ou en matériau réfléchissant collée généralement sur la face arrière des affiches.  In the case of an advertising device, a microcontroller (5) manages the scrolling cycle of the posters by acting on the instructions of the electronic control systems (3) of the motors (1) and (2) and taking into account the information of a position sensor of the poster (6). The position sensor of the poster (6) is generally of the inductive or photoelectric type and stops the scrolling of the poster when correctly positioned. This sensor responds to the detection of an aluminum pellet or reflective material generally bonded to the back side of the posters.

Bien que le circuit de pilotage (3) comporte une fonction Frein , l'utilisation de celle-ci n'est pas suffisante pour assurer le maintien de 30 l'affiche pendant la phase d'exposition. En effet cette fonction n'est efficace que dans le cadre d'un freinage dynamique car elle tend à créer un couple résistant proportionnel à la vitesse du moteur. En d'autres termes, le couple résistant est minimal si la vitesse de rotation est minimale, ce qui est le cas pendant la phase d'exposition de l'affiche. 35 L'invention propose de piloter le moteur supérieur (1) pendant la phase d'exposition avec une valeur de consigne de vitesse donnée par le microcontrôleur (5) au circuit de pilotage du moteur supérieur (3). La valeur de consigne de vitesse devra être ajustée de manière à assurer un 40 équilibre permettant de compenser le couple induit par le poids de l'affiche sans toutefois exercer une tension sur celle-ci.  Although the control circuit (3) has a brake function, the use thereof is not sufficient to maintain the display during the exposure phase. Indeed this function is effective only in the context of a dynamic braking because it tends to create a resistive torque proportional to the speed of the engine. In other words, the resistive torque is minimal if the speed of rotation is minimal, which is the case during the exposure phase of the poster. The invention proposes controlling the upper motor (1) during the exposure phase with a speed reference value given by the microcontroller (5) to the upper motor control circuit (3). The speed reference value must be adjusted so as to ensure a balance that makes it possible to compensate for the torque induced by the weight of the poster without, however, exerting a tension on it.

A titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention avec une affiche de dimension 2m2 la valeur de consigne de vitesse d'équilibre du moteur supérieur est de l'ordre de 15% du la vitesse maximale du moteur. Cette proportion est citée uniquement à tire d'exemple non limitatif et peut varier en fonction d'un grand nombre de paramètres tels que le poids de l'affiche, le nombre total d'affiche, le type de motoréducteur...  By way of example of an embodiment of the invention with a poster of dimension 2 m 2 the equilibrium speed reference value of the upper motor is of the order of 15% of the maximum speed of the motor. This proportion is quoted only by way of non-limiting example and may vary according to a large number of parameters such as the weight of the poster, the total number of displays, the type of geared motor ...

Selon un premier mode de réalisation de l'invention les valeurs de consignes de vitesse d'équilibre Ve sont mémorisées dans une table de données du 10 microcontrôleur. On aura préalablement déterminé les valeurs d'équilibre Ve par des essais par exemple.  According to a first embodiment of the invention, the values of the equilibrium speed instructions Ve are stored in a data table of the microcontroller. The equilibrium values Ve have been previously determined by tests for example.

Exemple : 15 Nombre total d'affiches : 4 Affiche 1 : Ve= 12 Affiche 2 : Ve= 13 Affiche 3 : Ve= 14 Affiche 4 : Ve= 15 20 La table de données pourra être complexe et mémoriser des valeurs différentes en fonction du nombre total d'affiche et en fonction de leur poids.  Example: 15 Total number of posters: 4 Display 1: Ve = 12 Display 2: Ve = 13 Display 3: Ve = 14 Display 4: Ve = 15 20 The data table can be complex and store different values depending on the total number of posters and according to their weight.

25 Il est également possible de déterminer les valeurs de Ve par des règles prédéterminées du type : Ve= 12xCNTFxCPAxC 12 : Exemple de valeur de base CNTA : Coefficient correspondant au nombre total d'affiches 30 CPA : Coefficient correspondant au poids des affiches C : Autre coefficient pouvant éventuellement être prix en compte.  It is also possible to determine the values of Ve by predetermined rules of the type: Ve = 12xCNTFxCPAxC 12: Example of a basic value CNTA: Coefficient corresponding to the total number of posters 30 CPA: Coefficient corresponding to the weight of the posters C: Other coefficient which can possibly be price in account.

Selon une variante de l'invention la valeur de consigne de vitesse d'équilibre Ve est déterminée en temps réel, à chaque cycle et pour 35 chaque affiche, par le microcontrôleur en tenant compte des informations des capteurs à effet Hall du moteur. A cet effet on aura branché les capteurs à effet Hall du moteur supérieur (1) sur des entrées du microcontrôleur (5). La figure 2 représente la séquence de commutation des capteurs à effet Hall 40 sur un tour de moteur. On peut constater que la combinaison des 3 capteurs permet de définir 6 pas par tour de moteur.  According to one variant of the invention, the equilibrium speed reference value Ve is determined in real time, at each cycle and for each display, by the microcontroller, taking into account the information of the Hall effect sensors of the motor. For this purpose, the Hall effect sensors of the upper motor (1) will be connected to inputs of the microcontroller (5). Figure 2 shows the switching sequence of the Hall effect sensors 40 on a motor revolution. It can be seen that the combination of the 3 sensors makes it possible to define 6 steps per engine revolution.

Le moteur est généralement associé à un réducteur de vitesse ce qui permet d'augmenter la précision des mesures. Ainsi, par exemple, avec un réducteur de rapport 1 :15 on aura 90 impulsions par tour soit une précision de 4 sur le rouleau entraînant les 5 affiches. Selon ce principe de réalisation de l'invention le microcontrôleur va automatiquement réguler la valeur de Ve de manière à rester dans la position dans laquelle il s'est arrêté. Si le microcontrôleur détecte que le moteur a tendance à tourner sous l'effet 10 du poids de l'affiche, il augmentera la valeur de consigne de vitesse Ve jusqu'à trouver le point d'équilibre. Selon ce principe de régulation la valeur de Ve s'adapte donc automatiquement et l'affiche se maintient en position statique pendant la phase d'exposition. 15 Selon encore une autre variante de l'invention il est possible de combiner une régulation automatique avec une table de données. Dans ce cas, on aura prédéfini des valeurs initiales de Ve dans une table et ces valeurs seront ajustées par le microcontrôleur à chaque cycle 20 d'exposition. La nouvelle valeur définie par le microcontrôleur sera alors prise en compte comme valeur de base pour le cycle suivant.  The motor is generally associated with a speed reducer which makes it possible to increase the precision of the measurements. Thus, for example, with a 1: 15 gear ratio, there will be 90 pulses per revolution, or an accuracy of 4 on the roll driving the 5 posters. According to this embodiment of the invention the microcontroller will automatically regulate the value of Ve so as to remain in the position in which it stopped. If the microcontroller detects that the motor tends to rotate under the effect of the weight of the poster, it will increase the speed setpoint Ve until it finds the equilibrium point. According to this regulation principle the value of Ve therefore adapts automatically and the poster is maintained in a static position during the exposure phase. According to yet another variant of the invention it is possible to combine automatic regulation with a data table. In this case, initial values of Ve in a table will have been predefined and these values will be adjusted by the microcontroller at each exposure cycle. The new value defined by the microcontroller will then be taken into account as the base value for the next cycle.

Pendant la phase d'exposition des affiches le moteur bas (2) n'est généralement pas entraîné en rotation. Il peut éventuellement être piloté avec 25 une consigne de vitesse très faible n'entraînant pas de rotation et n'exerçant pas de tension sur l'affiche.  During the exposure phase of the posters the bottom motor (2) is generally not rotated. It can optionally be controlled with a very low speed setpoint not causing rotation and not exerting tension on the poster.

Claims (5)

Revendicationsclaims 1/ Procédé de pilotage de moteur sans balais pour panneau publicitaire à défilement d'affiche comportant deux rouleaux horizontaux sur lesquels s'enroule et se déroule un train d'affiches, chacun desdits rouleaux horizontaux étant entraîné en rotation par un moteur sans balais et pilotés par une électronique de type deux quadrants , caractérisé en ce que le moteur supérieur (1) est piloté pendant la phase d'exposition des affiches avec une valeur de consigne de vitesse, dite d'équilibre, permettant de compenser le couple généré par le poids de l'affiche.  1 / Brushless motor control method for a billboard poster board comprising two horizontal rollers on which a train of posters is rolled up and unrolled, each of said horizontal rollers being driven in rotation by a brushless motor and driven by a two-quadrant type electronics, characterized in that the upper motor (1) is controlled during the exposure phase of the posters with a speed reference value, said balance, to compensate for the torque generated by the weight of the poster. 2/ Procédé de pilotage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la consigne de vitesse d'équilibre du moteur haut peut être différente pour 15 chaque affiche à exposer.2 / A driving method according to claim 1 characterized in that the high engine speed balance setpoint may be different for each poster to expose. 3/ Procédé de pilotage selon la revendication 2 caractérisé en ce que les valeurs de consigne de vitesse d'équilibre peuvent être différentes pour chaque affiche et dépendre du nombre total d'affiches et de leur poids.3 / A driving method according to claim 2 characterized in that the equilibrium speed setpoint values may be different for each poster and depend on the total number of posters and their weight. 4/ Procédé de pilotage selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les valeurs de consigne de vitesse d'équilibre de chaque affiche sont prédéfinies et mémorisées dans une table de données stockée dans un microcontrôleur (5).4 / A driving method according to claim 2 or claim 3 characterized in that the equilibrium speed setpoint values of each poster are predefined and stored in a data table stored in a microcontroller (5). 5/ Procédé de pilotage selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la valeur de consigne de vitesse d'équilibre est régulée pendant la phase d'exposition des affiches à partir des informations des capteurs à effet Hall du moteur supérieur (1). 30 6/ Electronique de pilotage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins : - un microcontrôleur (5) de gestion du cycle d'affichage et de gestion 35 des consignes des moteurs (1) et (2). un circuit de pilotage (3) type deux quadrants , de moteurs sans balais. 7/ Electronique de pilotage selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'au 40 moins un capteur à effet Hall du moteur supérieur (1) est branché sur les entrées du microcontrôleur (5). 20 255 / A driving method according to one of the preceding claims, characterized in that the equilibrium speed set point value is regulated during the exposure phase of the posters from the information of the Hall effect sensors of the upper engine (1). . 6 / control electronics for implementing the method according to one of the preceding claims characterized in that it comprises at least: - a microcontroller (5) management of the display cycle and management 35 instructions of the motors (1) and (2). a control circuit (3) type two quadrants, brushless motors. 7 / control electronics according to claim 7 characterized in that at least one Hall sensor of the upper motor (1) is connected to the inputs of the microcontroller (5). 20 25