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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513379A1
Family ID 24047593
Probable Assignee Papst Licensing Gmbh
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title INSTALLATION DE CIRCUITS POUR LA SURVEILLANCE D'UNE VITESSE
DE ROTATION
Abstract
_________________________________________________________________
INSTALLATION POUR LA SIGNALISATION D'ECARTS DE VITESSE DE ROTATION.
INSTALLATION CARACTERISEE PAR UNE INSTALLATION DE DETECTION 14
FOURNISSANT UNE SUITE DE SIGNAUX AYANT UNE FREQUENCE DE SUCCESSION
DEPENDANTE DE LA VITESSE DE ROTATION, UN CONVERTISSEUR DE SIGNAL 16,
17 DELIVRANT UN SIGNAL DONT L'AMPLITUDE EST FONCTION DE CETTE
FREQUENCE, ET UN MOYEN D'EXPLOITATION A ORGANE A VALEUR DE SEUIL 142
CHARGE PAR LE SIGNAL, ET QUI REPOND AU DEPASSEMENT VERS LE BAS OU VERS
LE HAUT D'UNE VITESSE DE ROTATION MINIMALE OU MAXIMALE PREDETERMINEE.
INSTALLATION APPLICABLE A UN VENTILATEUR NOTAMMENT POUR LE
REFROIDISSEMENT D'UN ORDINATEUR.
Description
_________________________________________________________________
1 2513379
L'invention concerne une installation de circuits destinee a la
surveillance d'une vitesse de rotation,
notamment d'entrainements de ventilateurs.
De telles installations de surveillance de vitesse de rotation sont
mises en oeuvre, par exemple, en liaison avec des ventilateurs
destines au refroidissement de calculatrices electroniques
(ordinateurs) ou autres unites de construction sensibles a la
temperature Ils ont alors pour fonction de declencher des processus
d'alarme ou de mise en circuit des que le ventilateur s'arrete, ou que
sa vitesse de rotation decroit audessous d'une valeur minimale
predeterminee, en vue d'eviter des degradations dues a l'echauffement
des groupes de construction refroidis Dans le cas d'emploi mentionne
ci-dessus, une defaillance du ventilateur pourrait entrainer des
degats importants La detection assuree d'une defaillance de
fonctionnement du
ventilateur est donc pratiquement d'importance primordiale.
Dans d'autres cas d'emploi, il peut etre important de detecter et
d'indiquer le depassement d'une vitesse de
rotation maximale admissible predeterminee.
La presente invention a en consequence pour but de realiser une
installation de circuits pour la surveillance
d'une vitesse de rotation qui soit de constitution relative-
ment simple et d'une grande fiabilite de-fonctionnement.
Dans ce but, l'invention a pour objet un ensemble comprenant une
installation de detection pour la production d'une suite de signaux
d'entree, ayant une frequence de
succession dependante de la vitesse de rotation, un conver-
tisseur de signal pour convertir la suite de signaux en un signal de
sortie dont l'amplitude est une fonction de la frequence de succession
des signaux d'entree, et un montage d'exploitation avec au moins un
organe a valeur de seuil,
charge par le signal de sortie qui repond des que l'amplitu-
de du signal de sortie atteint une valeur qui correspond au
depassement vers le bas d'une vitesse de rotation minimale
predeterminee, ou le depassement vers le haut d'une vitesse
de rotation maximale predeterminee.
L'installation de circuits conforme a l'invention permet de detecter
avec securite des vitesses de rotation
2 2513379
qui se situent au-dessus ou au-dessous d'une vitesse mini-
male ou d'une vitesse maximale predeterminees Un domaine
particulier d'emploi est par exemple la detection du depas-
sement vers le bas d'une vitesse de rotation minimale dans
l'entrainement d'un ventilateur L'invention prevoit d'autres
utilisations decrites dans la suite.
Pour de nombreux cas d'utilisation, un avantage
particulier reside dans l'emploi d'un montage d'exploita-
tion de signal presentant un retard de reponse predetermi-
ne Il est ainsi possible d'exclure, de la detection, des depassements
vers le haut ou vers le bas de courte duree de la vitesse de rotation
prescrite Par exemple, il est possible de s'opposer ainsi, d'une
maniere simple, a ce qu'une installation de circuits prevue pour la
detection
d'un depassement vers le bas d'une vitesse de rotation mini-
male reponde de maniere indesirable meme dans le regime
temporaire a vitesse elevee.
De preference, l'organe a valeur de seuil est en outre pourvu d'un
couplage de retro-action positif Un tel accouplement de retro-action a
pour effet un accroissement de la securite de fonctionnement, du fait
qu'il assure une
connexion sans incidents de l'organe a valeur de seuil.
Il est souvent important egalement de donner au
montage d'exploitation une fonction de verrouillage, c'est-
a-dire de memoire et de blocage De cette maniere, les depassements
detectes vers le haut ou vers le bas peuvent etre mis en memoire Par
exemple, on peut obtenir que le montage d'exploitation apres
ecoulement du temps de retard, lors d'un abaissement de la frequence
de succession des signaux d'entree au-dessous d'une valeur limite
predeterminee, avec delivrance d'un signal de sortie, soit verrouille
Par ce verrouillage est produit, lors d'une chute indesirable de la
vitesse de rotation, un signal de sortie specialement utilisable comme
signal d'alarme ou de connexion On obtient une securite particuliere
de l'indication contre
une extinction imprevue de l'alarme.
Si le montage d'exploitation est pourvu d'une
alimentation en courant propre, on est assure d'une exploi-
tation de signal meme dans le cas d'une defaillance de la
3 2513379
tension d'alimentation de l'entrainement et/ou du conver-
tisseur de signal.
La suite de signaux d'entree peut etre fondamentale-
ment obtenue d'une maniere quelconque Dans le cas d'une surveillance
de la vitesse de rotation d'un moteur electri- que, par exemple, d'un
moteur de ventilateur, l'entree de l'etage de formation d'impulsions
peut etre simplement raccordee a une bobine de palpage, qui est
montee, comme enroulement supplementaire, sur au moins un pole de
stator du moteur a surveiller Une autre solution, de construction
simple, consiste a raccorder, a l'entree de l'etage forma-
teur d'impulsions, une bobine de palpage a laquelle est affecte un
aimant de palpage, devant lequel circule une piece ferro-magnetique,
par exemple les ailettes en acier
du ventilateur.
D'autres caracteristiqueset realisations avantageu-
ses de l'invention resultent de la description ci-apres,
se rapportant a des exemples avec reference aux dessins annexes, dans
lesquels: la figure 1 est une vue d'un premier exemple de realisation
de l'installation de circuits pour la surveillance d'une vitesse de
rotation, conforme a l'invention les figures 2 et 3 sont des schemas
expliquant le mode de fonctionnement du convertisseur de signal de la
figure 1 les figures 4 et 5 montrent des groupes de construction
complementaires pour l'installation de circuits pour la surveillance,
conforme a la figure 1, la figure 6 montre une variante de realisation
du montage d'exploitation et de sa liaison avec le convertisseur de
signal; la figure 7 est un schema d'une autre forme de realisation de
l'installation de surveillance de vitesse de rotation, conforme a
l'invention la figure 8 montre des diagrammes d'impulsions pour la
disposition de la figure 7, au cours du processus de demarrage, la
figure 9 montre des diagrammes correspondant a la figure 8 au cas o
l'installation a surveiller tourne avec la vitesse de rotation
normale, la figure 10 montre des diagrammes correspondant a la figure
8 pour le cas ou l'installation a surveiller tourne avec une vitesse
inferieure; la figure 11 est une representation de principe du palpeur
d'un moteur a courant continu surveille, avec une bobine de palpage
montee en supplement, la figure 12 est une representation schematique
d'une
variante de realisation du dispositif de palpage.
La figure 1 represente un moteur 10, pour lequel il s'agit, par
exemple, d'un moteur a courant continu sans collecteur tel que celui
decrit dans la demande de brevet
anterieure DE A 30 44 027 8.
Le moteur 10 entraine une generatrice de tachymetre
14, laquelle delivre a sa sortie des impulsions rectangu-
laires 15 Le signal de sortie de cette generatrice 14 est amene a
l'entree d'un convertisseur de signal 9 qui est constitue comme un
convertisseur de tension/frequence Au lieu de cette generatrice,
pourrait etre prevu un dispositif detecteur quelconque pour produire
une suite de signaux d'entree avec une frequence de succession
dependante de la vitesse de rotation du moteur 10 Des exemples sont
decrits
ci-apres avec reference aux figures 11 et 12.
Le convertisseur de signal 9 presente un etage de differenciation,
consistant en un condensateur 16 et une
resistance 17 Cet etage differencie les impulsions rectan-
gulaires relativement aux impulsions courtes en pointes 18, parmi
lesquelles, dans le present exemple, seules les impulsions positives
sont efficaces Les impulsions en
pointes 18 sont amenees a la base d'un transistor de dechar-
ge n-p-n 19, dont l'emetteur est raccorde a un conducteur negatif 20,
tandis que son collecteur est reuni a un point de noeud 23, et, par
l'intermediaire de celui-ci, a l'entree d'un etage a valeur de seuil
24 Entre le point nodal 23
et le conducteur negatif 20, est monte un condensateur 25.
Entre un conducteur positif 26 et le point nodal 23, est
connectee une resistance 27 qui peut etre de type reglable.
La resistance 27 forme la jonction de charge pour le con-
densateur 25, lequel peut etre decharge a travers le tran-
sistor 19 Les impulsions de sortie 30 de l'etage a valeur
2513379
de seuil 24 sont amenees, a travers une diode 56, a un integrateur qui
comporte un condensateur d'integration 33 et des moyens de decharge
passifs, connectes en
parallele, constitue ici par une resistance 34 Les impul-
sions 30 sont integrees au moyen du condensateur d'inte- gration 33,
de telle sorte que, en un point nodal 35 formant la sortie du
convertisseur de signal 9, apparait un signal analogique 141 dependant
de la vitesse de rotation, dont l'amplitude est determinee par la
frequence et la longueur des impulsions 30 et decroit avec une
vitesse de rotation croissante.
Le mode de fonctionnement du convertisseur de signal 9 est explique
ciapres avec reference aux figures 2 et 3, parmi lesquelles la figure
2 est une representation schematique des conditions pour une vitesse
de rotation relativement faible et la figure 3 correspond a-une
vitesse elevee Les memes chiffres de reference sont utilises que
dans la figure 1.
A la sortie de l'etage differentiel 16, 17, les impulsions en pointes
18 (figures 2 A et 3 A) apparaissent avec une frequence qui est
proportionnelle a la vitesse de rotation du moteur 10 Les impulsions
en pointes positives connectent chacune temporairement le transistor
19 et ce dernier decharge alors le condensateur 25 Ce condensateur 25
est charge en permanence, a travers la resistance de charge 27 suivant
une fonction "e" (bien entendu, une autre caracteristique de charge
serait egalement possible) La constante de temps de charge est alors
nettement plus grande que la constante de temps de decharge Selon la
densite de succession des impulsions 18, la tension 39 au condensateur
, atteint une hauteur determinee, avant que le condensa-
teur se decharge a nouveau, comme cela ressort d'une com-
paraison entre les figures 2 B et 3 B Dans la figure 2, le moteur
tourne lentement et la tension 39 atteint une valeur relativement
elevee Dans le cas de la figure 3, le moteur tourne plus vite,
l'amplitude de la tension 39 est plus faible Cette amplitude constitue
donc une mesure pour la
vitesse de rotation du moteur 10.
L'etage a valeur de seuil 24 est regle sur une
6 25 13379
tension de seuil Us determinee qui est reportee dans les figures 2 B
et 3 B Si la tension 39 au condensateur 25 depasse la valeur de seuil
Us, l'organe a valeur de seuil 24 delivre un signal de sortie 30
d'amplitude constante predeterminee, jusqu'a ce que la tension 39 soit
descendue a nouveau au-dessous de la valeur de seuil U s Dans la
figure 2, par exemple, la tension 39 a l'instant t 1 depasse la valeur
de seuil Us, et, a l'instant t 2, elle est a nouveau inferieure a
celle-ci On obtient ainsi, a la sortie de l'etage a valeur de seuil
24, des impulsions de courant de charge 30 qui sont, conformement a la
figure 2 C, relativement longues lorsque la vitesse de rotation est
basse, et qui, conformement a la figure 3 C, deviennent plus courtes
avec une vitesse de rotation croissante Les impulsions 30 sont amenees
a l'integrateur 33, 34 et integrees dans celui-ci En consequence, en
cas de vitesses de rotation faibles, l'amplitude du signal analogique
141 au point nodal 35 est elevee, tandis que, avec des vitesses de
rotation plus grandes, l'amplitude
du signal 141 decroit.
La sortie du convertisseur de signal 9 est reliee a l'entree d'un
organe a valeur de seuil 142, qui sert a l'exploitation du signal
analogique dependant de la
vitesse de rotation Dans l'exemple de realisation repre-
sente, on part du fait que l'organe a valeur de seuil 142 est bascule
lorsque le signal analogique 141 depasse une amplitude predeterminee,
c'est-a-dire lorsque la vitesse de rotation du moteur descend
au-dessous d'une valeur limite inferieure predeterminee Dans ce cas,
apparait, a la sortie 143 de l'organe a valeur de seuil 142, un
signal de detection correspondant Au lieu de cette dis-
position, il pourrait etre prevu que l'organe a valeur de seuil 142
soit commute lorsque le signal analogique 141 descend au-dessous d'une
amplitude predeterminee, c'est-a-dire que la vitesse de rotation du
moteur 10
depasse une valeur maximale predeterminee.
A titre d'exemple, on admettra que le moteur a
courant continu 10 possede une vitesse de rotation nomi-
nale N 1 = 1000 tours/minute et que l'on doit relever des
7 2513379
vitesses N 2 inferieures ou egales a 600 t/mn Dans ce cas, il suffit
que la valeur de seuil de l'organe basculant 142 soit reglee de
maniere correspondante, pour qu'un basculement de cet organe se
produise en cas de la vitesse de rotation critique de 600 t/mn.
L'installation de circuits de la figure 1 montre que, lorsqu'aucune
precaution speciale n'est prise, un signal d'erreur (vitesse N 2
inferieure ou egale a 600 t/mn) peut egalement se produire pendant le
regime d'emballement a grande vitesse du moteur 10 En vue d'eviter ce
risque, conformement a la figure 4, il est prevu qu'a la sortie 143
est raccorde un organe temporise statique 146 constitue par une
resistance 144 et un condensateur 145 avec a la suite un organe a
valeur de seuil 147 La constante de temps T de l'organe temporise 146
est de preference superieure a la duree d'emballement a grande vitesse
du moteur 10, par exemple egale au double de cette duree Il en resulte
qu'a la sortie 148 du montage de surveillance de depassements de
vitesse de rotation limite, ne sont indiques que les depassements vers
le bas qui sont plus longs que la constante de temps T. Dans la
pratique, il peut etre souhaitable de disposer d'un enregistrement en
memoire des depassements vers le haut ou vers le bas d'une vitesse de
rotation critique Dans ce but, conformement a la figure 5, il peut
etre prevu, raccordee a la sortie 148 de l'organe a valeur de seuil
147, l'entree d'enregistrement S d'une memoire numerique 151, pour
laquelle il peut s'agir par exemple
d'un organe de basculement RS pourvu d'une entree a possi-
bilite de retour arriere 149 (R) L'indication a lieu dans ce cas a la
sortie 150 (Q) de la memoire a possibilite de
retour arriere 151.
La figure 6 montre un exemple de realisation avan-
tageux d'une installation de circuits, qui reunit les fonctions des
figures 4 et 5 Un convertisseur de signal 9 est connecte en amont de
l'installation de circuits En et 26 sont indiques a nouveau les
conducteurs negatif et positif Le signal analogique 141 dependant de
la vitesse de rotation apparaissant a la sortie 35 du convertisseur de
8 2513379
signal est transmis a la base d'un transistor p-n-p 167, dont la
jonction emetteur-collecteur est connectee en serie avec une
resistance 152 et la diode a emission de lumiere d'un organe
d'accouplement optiqueelectronique 153 effectuant une separation de
potentiel L'organe d'accouplement 153 comprend un photo-transistor,
dont la sortie est reliee a l'entree 169 d'un montage d'exploitation
designe dans son ensemble par la reference 168.
Le montage d'exploitation 168 est pourvu d'une alimentation en tension
propre, sous la forme du conducteur positif 164 et du conducteur
negatif 166 De cette maniere, le montage d'exploitation 168 reste en
action, de maniere avantageuse, meme lors d'une coupure de
l'alimentation en tension du moteur 10, ce montage pouvant etre
identique
a celui du convertisseur de signal 9 La jonction collecteur-
emetteur du photo-transistor de l'organe d'accouplement 153
est connectee en serie avec une resistance de travail 154.
L'entree 169 represente le point nodal entre la resistance 154 et le
collecteur du photo-transistor de l'organe d'accouplement 153 A
l'entree 169 apparait un signal analogique 141 dependant de la vitesse
de rotation, qui est transmis a l'entree (+) d'un organe a valeur de
seuil, qui correspond dans sa fonction a l'organe a valeur de seuil
142 de l'exemple de la figure 1 L'entree (-) de l'organe a valeur de
seuil 155 est raccordee a un point nodal 171 entre deux resistances
159, 160, qui forment un diviseur de tension monte entre
l'alimentation en tension
164, 166 Ce diviseur de tension peut judicieusement posse-
der un rapport de division de 1:2 La sortie de l'organe a valeur de
seuil 155 est reliee, a travers le montage en serie d'une resistance
156 et de deux diodes 157, 158, avec le conducteur positif 164 Au
point nodal 170 entre la resistance 156 et l'anode de la diode 157,
est raccorde l'organe temporise statique constitue par les resistances
144, 156 et le condensateur 145 Le point nodal 172 entre la resistance
144 et le condensateur 145 est relie a l'entree (-) d'un autre organe
a valeur de seuil 163, dont l'entree (+) est raccordee au point nodal
171 du diviseur de tension 159, 160 Le point nodal 171 est en outre
relie,
9 2513379
a travers une diode 162, a la sortie de l'organe a valeur de seuil
163, tandis que le point nodal 172 est relie, a travers une diode 161
au conducteur positif 164 Le signal de sortie du montage
d'exploitation 168 apparait a la sortie 150 de l'organe a valeur de
seuil 163. Le montage d'exploitation 168, avec les deux organes a
valeur de seuil 155 et 153, constitues comme des comparateurs,
fonctionne de la maniere suivante: Tant que le moteur tourne avec une
vitesse de rotation qui est superieure a la vitesse critique
inferieure n 2 a detecter, l'amplitude du signal analogique 141 et
ainsi egalement l'amplitude du signal analogique dependant du nombre
de tours, apparaissant a l'entree 169, presentent une valeur qui est
inferieure a la valeur de tension a l'entree (-) de l'organe a valeur
de seuil 155 qui est determinee par le diviseur de tension 159, 160 La
sortie
de l'organe a valeur de seuil 155 est a une valeur inferieu-
re Le condensateur 145 est alors charge au minimum, a savoir au double
de la tension de diode des diodes 157 et 158 Le signal a l'entree (-)
du comparateur 163 est alors
inferieur a la tension a l'entree (+) de ce comparateur.
A la sortie 150 apparait un signal de valeur elevee Les
diodes 161 et 162, sont barrees.
Des que la vitesse de rotation du moteur 10 tombe au-dessous de la
vitesse de rotation critique inferieure n 2, le signal a l'entree 169
de l'organe a valeur de seuil fait basculer ce dernier, et sa sortie
s'eleve Le condensateur 145 se charge alors a travers les resistances
144 et 156 La resistance de travail 156 de l'organe a
valeur de seuil 155 est nettement plus faible que la resis-
tance 144 et ainsi elle n'intervient pas defavorablement sur la
constante de temps de charge T Des que la tension au point nodal 172 a
atteint une valeur qui se situe au-dessus de la valeur de la tension
au point nodal 171, l'organe a valeur de seuil 163 est bascule a son
entree (-) La sortie 150 de cet organe 163 passe au potentiel
inferieur
de sorte qu'a la sortie 150 apparait un signal de detec-
tion L'entree (+) du comparateur 163 est maintenue basse
par la diode 162 En meme temps, l'entree (-) du compara-
2513379
teur 155 est chargee, a partir du point nodal 171 avec ce potentiel
inferieur L'organe a valeur de seuil 155 est verrouille, de meme que
l'organe a valeur de seuil 163, de sorte que le montage en serie des
diodes 157, 158 fait en sorte que, au point nodal 170, apparaisse un
potentiel un peu plus eleve (correspondant au double de la tension de
diode des diodes 157 et 158) qu'au point nodal
171 (correspondant a la tension de diode de la diode 162).
La detection de vitesse de rotation est ainsi mise en memoire La
memoire formee par l'organe a valeur de seuil 163, peut etre ramenee
en arriere en coupant la tension d'alimentation du montage
d'exploitation 168 Le
condensateur 145 se decharge alors a travers la diode 161.
Il est comprehensible que la decharge du conden-
sateur 145 en vue du recul de la memoire 163, peut etre
realisee d'une autre maniere, par exemple par l'interme-
diaire d'un transistor de decharge supplementaire Pour le
verrouillage de la memoire 163 dans sa position de detec-
tion, les diodes 157, 158 peuvent egalement etre remplacees par une
resistance, qui forme, en commun avec la resistance 156, un diviseur
de tension, lequel, apres basculement de l'organe a valeur de seuil
163, maintient le point nodal 170 a un potentiel positif superieur a
celui du
point nodal 171.
Le montage conforme a la figure 6 permet d'assurer les fonctions des
figures 4 et 5 avec un nombre d'elements de construction nettement
plus faible La disposition qui a ete decrite peut egalement etre mise
en oeuvre pour
detecter le depassement d'une valeur de vitesse de rota-
tion maximale En outre, il est possible de raccorder, a la sortie du
convertisseur de signal 9, plusieurs
montages d'exploitation avec des valeurs de seuil diffe-
rentes, pour indiquer le depassement vers le haut ou vers le bas de
plusieurs valeurs differentes de vitesses de
rotation.
La variante de realisation representee dans la figure 7 comprend
quatre comparateurs 210, 211, 212 et
213, qui font avantageusement partie d'un montage compara-
teur quadruple integre (par exemple du type 2901 N de il 2513379
"National Semi-conductor") Le premier comparateur 210 forme un etage
formateur d'impulsions, a l'entree A
duquel est raccordee une bobine de detection 215 Le com-
parateur 210 est couple en opposition a travers des resis-
tances 221, 222 afin de combattre toute tendance a l'oscil- lation La
sortie du comparateur 210 est en liaison avec
la tension de service + UB par l'intermediaire d'une resis-
tance de travail 223 et d'un conducteur 216 A la sortie B
de l'etage formateur d'impulsions forme par le compara-
teur 210, est raccorde un etage differentiateur consistant en un
condensateur 224 et une resistance 225 L'etage differentiateur 224,
225 est suivi par un convertisseur de signal dont font partie les deux
comparateurs 211 et 212 et qui, dans ce cas, constitue un montage
basculant
monostable a rappel, en position Les entrees avec inver-
sion des comparateurs 211 et 213 ainsi que l'entree sans inversion du
comparateur 212, sont raccordees, a travers un diviseur de tension
forme par les resistances 230, 231, a une tension de reference ou de
seuil fixe, telle que, dans l'exemple represente, la moitie de la
tension de service +UBI Entre le conducteur 216 amenant la tension de
service positive + UB, et un conducteur a la masse 217, est prevu un
montage en serie d'une resistance 228 et d'un condensateur 229, dont
les resistances reglables 226 et 227 sont connectees en parallele Le
point de jonction entre la resistance 228 et le condensateur 229 est
relie a la sortie D du comparateur 211, laquelle est raccordee a
l'entree a inversion du comparateur 212 La sortie E du comparateur 212
est reliee au point de jonction entre une resistance 232 et un
condensateur 233 qui sont montes en serie entre les conducteurs 216 et
217 La sortie E
du comparateur 212 est en outre reliee, a travers une resis-
tance 234, a l'entree sans inversion du comparateur 213
formant un organe a valeur de seuil Une resistance regla-
ble 235 est connectee en parallele avec la resistance 234.
Entre le conducteur 216 et la sortie F du comparateur 213, est prevu
un montage en serie de resistances 237, 238 Le point de jonction entre
ces resistances 237 et 238 est relie, a travers un condensateur 236,
avec l'entree sans
12 2513379
inversion du comparateur 213 Entre les sorties E, F des comparateurs
212, 213 est connectee une diode 239 La sortie de l'installation de
surveillance de vitesse de rotation est designee par la reference 241
Entre cette sortie 241 et le conducteur 216 peut etre connectee, comme
represente en tirete, par exemple une diode emettrice de
lumiere 242 pourvue d'une resistance prealable 243.
La figure 11 montre schematiquement le stator 244 d'un moteur
d'entrainement de ventilateur pourvu de quatre
poles saillants 245, 246, 247 et 248 qui portent l'enrou-
lement de stator 249 Il peut s'agir, par exemple, d'un moteur a
courant continu sans collecteur avec commutation electronique, qui
presente un rotor ou volant exterieur a magnetisme permanent (non
represente) Sur l'un des poles
245 est montee en supplement la bobine de palpage 215.
Les figures 8, 9 et 10 montrent chacune les signaux qui apparaissent
aux emplacements, designes par
les memes lettres, du montage de la figure 7.
Lorsque le moteur de ventilateur est mis au circuit et que le rotor
commence a tourner, il apparait, a l'entree A de la figure 7, une
suite de signaux d'entree 251 conforme a la figure 8 A Le comparateur
210 agissant comme formateur d'impulsions exploite les passages a zero
de la suite de signaux d'entree 251, et, a la sortie B de ce
comparateur
apparait une tension a impulsions rectangulaires 252 confor-
me a la figure 8 B Les impulsions rectangulaires 252 sont
differenciees par l'etage differenciateur 224, 225, de telle sorte
qu'apparaisse, a l'entree de signal C du comparateur 211, une suite
d'impulsions en pointes 253 conformement a la
figure BC Dans l'intervalle entre deux impulsions negati-
ves successives 253, le condensateur 229 est charge a tra-
vers la resistance 228 (et le cas echeant 226) Pour chaque impulsion
negative 253, le comparateur 211 passe a la masse avec sa sortie D, et
le condensateur 229 est decharge Aux impulsions en pointes de la suite
d'impulsions 253, repond le comparateur 211 A la sortie D du
comparateur 211 apparait un signal en dents de scie 254 conforme a la
figure 8 D La tension en dents de scie 254 est appliquee a l'entree a
inversion du comparateur 212 et elle y est
13 2513379
comparee a nouveau avec la tension de reference UB/2 deter-
minee par les resistances 230, 231 Si la tension en dents de scie 254
depasse la tension de seuil Us= UB/2 (figure 8 D) le comparateur 212
passe a la masse avec sa sortie E, de sorte que le condensateur 233
qui se charge a travers la resistance 232, se decharge A la sortie E
du comparateur 212 apparait alors un signal de tension 255 conf
Grmement, a la figure 8 E. Comme le montre la figure 8, la tension en
dents de scie 254 n'excede la valeur de seuil Us que dans le cas de
vitesses de rotation inferieures Des que la vitesse de rotation se
rapproche de la vitesse de rotation normale conformement a la partie
de droite de la figure 8, la valeur de seuil Us a l'entree a inversion
du comparateur 212 n'est plus atteinte La decharge du condensateur 233
a
travers le circuit de sortie du comparateur 212 est inter-
rompue Le condensateur 233 se charge alors a la pleine
tension de service + UB (figure 8 E). Sans mesures speciales, un
signal d'alarme ou
de connexion serait declenche a la sortie 241 de l'installa-
tion de surveillance au cours de l'allure representee dans
la figure 8, des que le signal en dents de scie 254 depasse-
rait la valeur de seuil Us (voir figure 8 D, moitie de gauche) et le
condensateur 233 serait decharge, avant d'avoir ete charge a la
tension de service +UB Un tel declenchement indesirable lors de la
pleine vitesse est empeche par l'organe de retardement 234, 235, 236,
parce que, au moyen du condensateur 236, l'entree sans inversion du
comparateur
213 est maintenue tout d'abord a une tension qui est supe-
rieure a la tension de seuil U s En d'autres termes, gold-
gane temporise 234, 235, 236 interdit, pendant une periode de temps
predeterminee, reglable au moyen de la resistance 235, de par exemple
10 secondes, la commande du comparateur 213 par le comparateur 212
L'organe a valeur de seuil forme par le comparateur 213 reste, pendant
ce temps a l'etat non connecte A la sortie F du comparateur 213
n'apparait alors aucun signal d'alarme, c'est-a-dire qu'elle reste de
maniere ininterrompue a la tension + UB (figure 8 F) Lors de la marche
a vitesse normale les
14 2513379
allures de signal qui s'etablissent sont celles represen-
tees dans la figure 9 Comme le montre la figure 9 D, la tension en
dents de scie 254 ne depasse en aucun instant la tension de seuil U s
Le comparateur 212 n'est pas commute a l'etat passant Le condensateur
233 reste en
permanence charge a la tension + UB La sortie F de l'orga-
ne a valeur de seuil 213 se trouve, comme le sortie E du
comparateur 212 a la tension + UB' A la sortie 241 n'appa-
rait aucun signal.
Si cependant la vitesse de rotation surveillee descend au-dessous
d'une valeur minimale predeterminee (figure 10) la tension a la sortie
du comparateur 211 s'eleve par intermittence au-dessus de la valeur de
seuil Us (figure 10 D) Le comparateur 212 est alors commute a l'etat
passant pour decharger le condensateur ? 33 (figure 10 E) Le signal
d'entree a l'entree sans inversion du comparateur 213 descend
au-dessous de la valeur de seuil
et le comparateur 213 est commute La sortie F du compara-
teur est placee au potention de la masse a travers l'etage final (non
represente en detail), par exemple sous la forme d'un transistor du
comparateur 213 L'alarme est alors declenchee (figure 10 F) Le saut de
tension negatif a la sortie F se transmet momentanement, a travers le
condensateur 236, sur l'entree sans inversion du compara-
teur 213 Le couplage de retro-action positif obtenu de
cette maniere a pour effet une commutation sure du compa-
rateur 213 Lorsque le potentiel a la sortie F decroit, la sortie du
comparateur 212 passe a la masse a travers la diode 239, de sorte que
la resistance 232 ne peut plus charger le condensateur 233 Ainsi est
assuree la fonction de verrouillage Le contacteur a valeur de seuil
forme par le comparateur 213 est verrouille dans l'etat d'alarme, et
il reste dans cette position jusqu'a ce que la tension
d'alimentation soit coupee par une intervention exterieure.
La figure 12 montre schematiquement une variante de realisation pour
l'obtention de la suite de signaux
d'entree correspondant aux figures 8 A, 9 A et l OA.
La bobine de palpage 215 est pourvue ici d'un aimant de palpage 218
Devant cette combinaison de bobine
2513379
215 et d'aimant 218, circule, a la cadence de la vitesse
de rotation a surveiller, une piece de construction ferro-
magnetique 219, par exemple une ailette en tole d'acier
d'un ventilateur.
Il est evident que l'invention n'est pas limitee aux modes representes
dans les figures 1, 11 et 12 d'exploitation de la suite de signaux
d'entree Pour cette suite, il peut s'agir fondamentalement d'obtenir
un signal, derive de maniere appropriee, dependant dans
sa frequence de la vitesse de rotation a surveiller.
16 2513379
Claims
_________________________________________________________________
-R E V E N D I C A T I O N S-
1 Installation de circuits pour la surveillance
d'une vitesse de rotation, notamment pour des entraine-
ments de ventilateurs, caracterisee en ce qu'elle comprend une
installation de detection ( 14, 210, 215) pour la production d'une
suite de signaux d'entree ayant une frequence de succession dependante
de la vitesse de rotation, un convertisseur de signal ( 9, 211, 212)
pour convertir cette suite de signaux d'entree en un signal de sortie
dont l'amplitude est une fonction de la frequence
de succession de la suite de signaux d'entree, et un monta-
ge d'exploitation avec au moins un organe a valeur de seuil ( 142,
155, 213) charge par le signal de sortie qui repond dans le cas o
l'amplitude du signal de sortie atteint une valeur qui correspond au
depassement, vers le bas, d'une vitesse de rotation minimale
predeterminee, ou
vers le haut, d'une vitesse de rotation maximale predeter-
minee.
2 Installation suivant la revendication 1, carac-
terisee en ce que l'installation de detection ( 215) comprend un etage
formateur d'impulsions ( 210) qui produit comme suite d'impulsions
d'entree, une suite d'impulsions rectangulaires.
3 Installation suivant l'une des revendications
1 ou 2, caracterisee en ce que le convertisseur de signal ( 9, 211,
212) comprend un etage differentiateur ( 16, 17, 224, 225) monte a la
suite de l'installation de detection
( 14, 210, 215) -
4 Installation suivant la revendication 3, carac-
terisee en ce que le convertisseur de signal ( 9, 211, 212) est pourvu
d'un premier accumulateur de charge ( 25, 229)
pouvant etre charge a partir d'une source de tension conti-
nue a travers une section de charge ( 27, 228) et d'un etage de
connexion ( 19, 211) monte dans une section de decharge de
l'accumulateur de charge, etage constitue pour etre bascule au moyen
des signaux de sortie de l'etage differenciateur ( 16, 17, 224, 225)
en vue d'une decharge
de l'accumulateur.
Installation suivant la revendication 4, carac-
17 25133795
terisee en ce que la constante de temps de charge pour l'accumulateur
( 25, 229) est un multiple de la constante
de temps de decharge.
6 Installation suivant l'une des revendications 4
ou 5, caracterisee en ce que l'accumulateur de charge ( 25, 229) est
monte dans le circuit d'entree d'un premier
etage a valeur de seuil ( 24, 212).
7 Installation suivant la revendication 6, carac-
terisee en ce que le premier etage a valeur de seuil ( 24) delivre des
impulsions de sortie d'amplitude constante pendant des laps de temps,
durant lesquels la tension
presente au premier accumulateur de charge ( 25) est supe-
rieure a une valeur de seuil minimale predeterminee, et en ce que le
premier etage a valeur de seuil est suivi d'un integrateur ( 33, 34)
pour l'integration des impulsions
de sortie du premier etage a valeur de seuil.
8 Installation suivant la revendication 6, carac-
terisee en ce que, au moyen du premier etage a valeur de seuil, un
second accumulateur de charge ( 233), pouvant etre charge a travers
une section de charge ( 232) a partir d'une source de tension
continue, peut etre decharge pendant
les intervalles de temps durant lesquels la tension presen-
te au premier accumulateur de charge ( 229) depasse une
valeur de seuil predeterminee.
9 Installation suivant l'une quelconque des reven-
dications 1 a 8, caracterisee en ce que le montage d'exploi-
tation comporte un retard de declenchement predetermine.
Installation suivant la revendication 9, carac-
terisee en ce que, a la sortie de l'etage a valeur de seuil ( 142,
155) est raccorde un organe temporise statique ( 146) avec, a la
suite, un autre organe a valeur de seuil ( 147, 163) pour s'opposer a
la detection de depassements de courte duree de la vitesse de rotation
vers le haut ou
vers le bas.
11 Installation suivant la revendication 9, carac-
terisee par un organe RC ( 234, 235, 236) avec une composan-
te ohmique ( 234, 235) connecte entre la sortie du conver-
tisseur de signal ( 211, 212) et l'entree de signal de l'organe a
valeur de seuil ( 213), et par une capacite ( 236)
18 251337
reliee, par un cote, avec l'entree de signal de l'organe a valeur de
seuil, qui libere la reponse de l'organe a valeur
de seuil, seulement apres une charge a une valeur pre-
determinee. 12 Installation suivant l'une quelconque des reven-
dicationsl a 11, caracterisee en ce que l'organe a valeur de seuil (
213) est pourvu d'un couplage de retro-action
positif ( 236).
13 Installation suivant l'une des revendications
11 et 12, caracterisee en ce que l'autre cote de la capa-
cite ( 236) est charge avec une partie du signal de sortie
de l'organe a valeur de seuil ( 213).
14 Installation suivant l'une quelconque des reven-
dications 1 a 13, caracterisee en ce que le montage d'exploi-
tation a une fonction de verrouillage.
Installation suivant la revendication 14, carac-
terisee par un organe de memoire ( 151, 157, 158, 161, 162, 163, 213)
pour stocker l'indication de depassement de
vitesse de rotation vers le bas ou vers le haut.
16 Installation suivant la revendication 15, carac-
terisee en ce que l'organe de memoire est une memoire nume-
rique avec retour en position.
17 Installation suivant la revendication 16, carac-
terisee en ce que la memoire numerique avec retour en position
comprend un comparateur ( 163, 213) avec amenee de retro-action ( 162,
239), par l'intermediaire duquel le comparateur se verrouille de
lui-meme apres sa mise en
position et ne peut etre deverrouille que par une interven-
tion exterieure.
18 Installation suivant la revendication 17, carac-
terisee en ce que l'amenee de retro-action ( 162) a la memoi-
re numerique est reliee a une entree de l'organe a valeur de seuil (
135) connecte en amont, en vue du verrouillage
egalement de l'organe a valeur de seuil.
19 Installation suivant la revendication 16, carac-
terisee en ce que l'organe a valeur de seuil ( 213) est
constitue lui-meme comme organe de memoire.
Installation suivant la revendication 19, carac-
terisee en ce que l'organe a valeur de seuil ( 213) est
19 2513379
pourvu d'un dispositif de verrouillage ( 239) liberable
seulement par une intervention exterieure.
21 Installation suivant la revendication 20, carac-
terisee par une diode ( 239) qui est connectee entre une sortie du
convertisseur de signal ( 212) et l'organe a
valeur de seuil ( 213).
22 Installation suivant l'une quelconque des
revendications 1 a 21, caracterisee en ce que le montage
d'exploitation ( 168) est pourvu d'une alimentation en
courant qui lui est propre.
23 Installation suivant la revendication 22, carac-
terisee en ce que le montage d'exploitation ( 168) est raccorde a la
sortie du convertisseur de signal ( 9) A
travers un couplage opto-electronique ( 153).
24 Installation suivant l'une quelconque des
revendications 2 a 23, caracterisee en ce que les compo-
santes actives de l'etage formateur d'impulsions, du convertisseur de
signal et du montage d'exploitation sont formees par un montage
comparateur quadruple integre
( 210, 211, 212 et 213).
Installation suivant l'une quelconque des
revendications 1 a 24, caracterisee en ce que l'installa-
tion de detection presente une bobine de palpage ( 215) qui est
montee, comme enroulement supplementaire, sur au
moins l'un des poles de stator ( 245) d'un moteur electri-
que a surveiller.
26 Installation suivant l'une quelconque des
revendications 1 a 24, caracterisee en ce que l'installa-
tion de detection comprend une bobine de palpage ( 215) a laquelle est
affecte un aimant de palpage ( 218) et devant laquelle passe une piece
ferro-magnetique ( 219)
du dispositif a surveiller.
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