Brevet FR2008840A1 — publié le 19700130

La présente invention se rapporte à un appareil de comptage à adaptation automatique, et plus particulièrement suivant ses aspects préférés, à des compteurs à décades complètement automatiques dans lesquels le compteur fonctionne automatiquement aussi 5 rapidement que possible pour obtenir le nombre voulu de chiffres significatifs indiqués par l'opérateur. Un grand nombre de spécifications de compteurs se rapportent à des fréquences et à la précision de celles-ci. Les compteurs qui mesurent des basses fréquences, doivent cependant prendre un 10 temps déraisonnablement long ou effectuer la mesuré en périodes de la fréquence inconnue. Bien qu'il soit souhaitable d'obtenir une mesure rapide en utilisant des techniques de mesure de périodes, la réponse étant donnée en fréquence, la précision nécessite un plus grand nombre de chiffres que l'on ne peut obtenir à 15 l'aide d'une simple conversion de données numériques en données analogiques. On a proposé cependant un appareil qui mesure la durée de la période et qui calcule numériquement la fréquence. Un tel système n'est pas automatique, cependant, mais nécessite la manoeuvre d'un commutateur de gammes manuel. On a en fait estimé 20 nécessaire auparavant de choisir pour un compteur entre des mesures de périodes et des mesures de fréquences suivant des gammes différentes et d'effectuer ensuite le choix approprié des programmes pour obtenir une durée minimale. Suivant la présente invention, cependant, on a trouvé qu'en 25 utilisant d'une manière appropriée un ensemble arithmétique de calcul des inverses, il devient possible de réaliser un compteur complètement automatique qui est simplement réglé suivant le nombre voulu de chiffres significatifs par l'opérateur et qui, du fait de sa conception de programme, produit simplement les ehif-30 fres significatifs aussi rapidement que possible, la réponse étant toujours donnée en fréquence.. En résumé, en supposant que le compteur comporte une horloge interne dont la fréquence n'est limitée que par la définition en décades de comptage maximale, l'horloge remplit alors les registres à la vitesse maximale possible jus-35 qu'à n'importe quel nombre voulu de chiffres significatifs, l'appareil de calcul des inverses formant une clé pour le compteur le plus rapide possible. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un nouveau compteur automatique» 69 04357 2 2008840 D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de rëalisa-5 tion conformes â l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est un schéma synoptique d'un système suivant les principes de la présente invention, et suivant sa forme préférée; et les figures 2 et 3 sont des schémas plus détaillés de formes 10 particulières du système représenté sur la figure 1. En se reportant à la figure 1, on a représenté un appareil qui comprend deux registres de comptage 5 et J, lesquels sont montés de manière a recevoir des entrées le long de lignes conductrices respectives 4 et 4' de deux portes 2' et 2" d'un circuit 15 de conditionnement représenté schématiquement en 2. Les entrées de la porte 2' sont appliquées en lr par une source d'impulsions de rythme 1, et en 11' par un programmateur 11 ; les entrées de la porte 2" provenant en 3" d'un circuit 3 de traitement des signaux et en 11" du programmateur 11. Le programmateur 11 est com-20 mandé par la sortie de l'appareil de traitement des signaux, laquelle est appliquée par 'un conducteur 3'• L'appareil de traitement 3 est conçu de manière à produire une impulsion pour chaque cycle du signal dont les périodes doivent être mesurées. Ces impulsions doivent présenter des relations 25 uniformes dans le temps par rapport au passage par zéro ou par tout autre axe du signal et d'habitude il est très avantageux qu'elles se produisent près de l'un des passages par zéro, comme indiqué plus loin. Les registres de comptage 5 et 7, enregistrent respectivement 30 des incréments de rythme et des périodes du signal et ils sont contrôlés par un circuit de contrôle 9 auquel ils sont connectés en 5' et 7' -, la sortie 5" du registre 5 est appliquée à un circuit diviseur 13 ou circuit de calcul arithmétique des inverses qui alimente n'importe quel indicateur de sortie ou dispositif 35 d'utilisation voulu, représenté d'une manière générique sous l'indication "affichage" 15 (l'appareil de calcul des inverses et l'affichage n'étant pas indiqués sur les figures 2 et 3 pour simplifier la figure mais y étant prévus). Bien entendu, l'affichage 15, du fait du calcul de l'inverse effectué en 13, peut 69 04357 3 2008840 indiquer une fréquence. En fonctionnement, les périodes du signal appliqué par la source de traitement 3 doivent être mesurées. Les registres 5 et 7 accumulent respectivement les comptes des impulsions de rythme 5 provenant de la source de rythme 1 et des périodes du signal provenant de la source 3 qui sont appliquées le long des circuits de sortie 4 et 4' du circuit de conditionnement 2. Le programmateur 11, du fait de ses connexions en 11' et 11" avec le circuit de conditionnement 2, commande le début et la durée de la mesure des 10 périodes sous la commande supplémentaire de là sortie 9' provenant du circuit de contrôle 9- La sortie en. 9® indique à son tour, le degré de remplissage des registres 5 et 7. Comme on le verra plus loin en examinant les configurations particulières des figures 2 et 3, l'horloge permet de remplir les registres à la vi-15 tesse maximale possible jusqu'à n'importe quel nombre voulu de périodes significatives, la réponse étant toujours donnée en périodes . En se reportant à l'exemple particulier de mode de réalisation de la figure 2, il convient de se rendre compte que pour 20 calculer l'inverse d'un nombre, avec un registre d'une capacité donnée, le registre de division doit être presque complètement plein sinon la précision du calcul en est considérablement réduite et la durée nécessaire est relativement longue. La technique représentée par le mode de réalisation de la figure 2 suppose que 25 la mesure qui est effectuée immédiatement ensuite est probablement semblable à la dernière mesure effectuée et permet de vérifier le registre dè division de façon à voir s'il est presque complètement plein. S'il n'en est pas ainsi, la gamme est modifiée automatiquement, le contenu du registre est effacé et une 30 mesure entièrement nouvelle est effectuée, comme expliqué ci-après . Avant le début de la mesure, les registres de comptages 5 et 7 sont rétablis à zéro par une impulsion B provenant d'une commande de fréquence d'échantillonnage 111 se trouvant à l'intérieur 35 du programmateur 11. La mesure commence lorsque la commande de fréquence d'échantillonnage 111 conditionne une porte 112 en permettant à un signal par impulsion appliqué à la ligne 3' de déclencher la bascule 113 du programmateur c'est-à-dire de la commuter à son état "1". Ceci conditionne les portes 2' et 2" du 69 04357 4 2008840 circuit de conditionnement 2 (par l'intermédiaire des lignes 11' et 11")j de sorte que les impulsions de rythme ou d'horloge sont appliquées en 4 au registre de comptage 5 et que les signaux par impulsions sont appliqués en 4' au registre de comptage 7> Les 5 portes restent ouvertes jusqu'à ce que le nombre d'impulsions du signal qui a été déterminé par un compteur de gammes ou registre à décalage "montée-descente" (ces termes se rapportant aux rangs d'unités) 114 du programmateur 11 aient été comptées. Une porte 115 est ensuite conditionnée par les sorties 9' du moyen de con-10 trôle 9, ce qui à son tour conditionne une porte 116, en-permettant à un signal par impulsions appliqué à la ligne 3' de rétablir la bascule 113 c'est-à-dire de la ramener à son état "0". Ceci fait fermer les portes 2' et 2" en faisant cesser la mesure. Si, à la fin de la mesure, l'ensemble de comptage (DCU) de 15 la dernière décade 51 du registre de comptage n'a compté aucune impulsion, il n'y a aucune sortie d'une porte 91 du circuit de contrôle 9. Ceci conditionne une porte 117 du programmateur 11 en permettant à une impulsion provenant de la bascule 113 d'être appliquée à l'entrée "montée" du compteur de gammes 114 de sorte 20 que la mesure suivante est effectuée pour la gamme de la décade immédiatement plus élevée'. Si, cependant, l'ensemble de comptage 51 de la dernière décade du registre 5 compte plus de neuf impulsions, l'impulsion de retenue A (débordement) est appliquée à l'entrée "descente" du compteur de gammes 114, de sorte que la me-25 sure suivante est effectuée pour la gamme de la décade immédiatement inférieure. L'impulsion de retenue ou de report provenant de la décade 51 déclenche également la bascule de contrôle 92 à son état "1", ce qui à son tour rétablit la bascule 113 du programmateur à son 30 état "0", pour faire fermer les portes 2' et 2". L'état "1" de la bascule 92 conditionne également la porte 91 de façon à empêcher une impulsion erronée de "montée", d'être appliquée au compteur de gammes ou au registre à décalage de montée et de descente 114. 35 Le compteur de gammes 114 est représenté comme comportant cinq sorties qu'on suppose être excitées une à la fois, comme dans un compteur en anneau. Lorsque la ligne "1" est excitée, les portes 93, 94, 95 et 96 du dispositif de contrôle sont conditionnées de telle sorte que les portes 115 et 116 du programmateur 69 04357 2008840 sont conditionnées tout le temps. Ceci fait déclencher la bascule 113 du programmateur par les signaux par impulsions successives, ce qui donne la mesure d'une période. Lorsque la ligne "10" de la commande de gammes 114 du programmateur est excitée, les portes 5 94, 95 et 96 sont conditionnées, mais la porte 93 ne l'est pas avant que l'ensemble de comptage de décade (DCU) le plus à gauche 71 du registre 7 ait compté neuf impulsions de signaux. Les portes 93 s 115 et 116 sont alors conditionnées et la dixième impulsion rétablit la bascule 113 du programmateur, en faisant fermer 10 les portes 2' et 2" et en donnant une mesure correspondant à dix périodes. La ligne "100" conditionne les portes 95 et 96. Les portes 93 et 94 ne sont pas conditionnées avant que les deux ensembles de comptage de décade les plus à gauche (DCU) 71 et 72 aient compté 99 impulsions. La mesure se termine alors avec une 15 centième impulsion. D'une manière semblable, on peut obtenir des mesures de 1000 périodes ("1K") et de 10000 périodes ("10K"). De plus, en utilisant un plus grand nombre d'ensembles de comptage ' de décade, et un compteur de gammes de plus grande capacité, on peut obtenir un plus grand nombre de gammes. On peut également 20 utiliser d'autres techniques pour régler la durée de la mesure, ainsi qu'un grand nombre d'autres types de circuits pour régler la durée et faire varier automatiquement celle-ci suivant le contrôle des registres de comptage. C'est ainsi, comme autre exemple, que dans le mode de réalisation de la figure 3, on a repré-25 senté une configuration à action un peu plus rapide dans laquelle, à la différence du système de la figure 2, le registre d'entrée est contrôlé et à mesure qu'il se remplit, il est arrêté automatiquement lorsqu'il est presque plein, comme on va le voir plus loin. 30 En se reportant par suite à la figure 3 s avant que ne com mence la mesure, les registres de comptage 5 et 7 sont rétablis â 0 par une impulsion de rétablissement B produite par la commande 111 de fréquence d'échantillonnage du programmateur qui conditionne alors la porte 112, comme dans le système de la fi-35 gure 2. Ceci permet à une impulsion appliquée à la ligne 3' de déclencher la bascule 113 du programmateur à son état "1", ce qui conditionne les portes 2' et 2" et fait commencer par suite la mesure en appliquant des impulsions de rythme au registre de comptage 5 et des impulsions du signal au registre de comptage J. t — bad origine 69 04357 6 2008840 Le comptage se poursuit jusqu'à ce que les ensembles de comptage de décade (DCU) 52, 53 et 5^ du registre 5 aient compté 998 impulsions de rythme. La 999ème impulsion de rythme traverse alors la porte de contrôle 91 et déclenche la bascule 92 du dispositif 5 de contrôle à son état "1". Si un signal n'a pas été encore compté par le registre 7, les autres bascules de contrôle 97, 98, 99 et 100 (dont chacune correspond à l'un des ensembles de comptage de décade respectifs DCU fl, 72, 73 et 74 du registre 7 et y est connecté en 7') sont toutes à l'état "0", et leurs portes cor-10 respondantes 93-96 sont toutes conditionnées. Les sorties des portes 93~96 ainsi que la bascule 92 conditionnent les portes 115 et 116 du programmateur, ce qui permet à la première impulsion du signal de rétablir la bascule 113 du programmateur en l'amenant à son état "0" et de faire cesser la mesure après une 15 période. Si une impulsion du signal a déjà été comptée mais si moins de neuf impulsions l'ont été, la bascule la plus à gauche 97 du dispositif de contrôle se trouve à son état "1". Sa porte 93 n'est pas conditionnée avant que neuf impulsions n'aient été 20 comptées. La dixième impulsion du signal fait alors cesser la mesure, ce qui donne une mesure correspondant à dix périodes. Si dix impulsions du signal ont été comptées, mais moins de 99, les bascules de gauche 97 et 98 du dispositif de contrôle se trouvent à.l'état "1" et leurs portes 93 et 94 ne sont pas con-2f ditionnées avant que les ensembles de comptage de décade de gauche correspondants 71 et 72 du registre 7 n'aient compte 99 impulsions du signal. La centième impulsion fait cesser la mesure, ce qui donne une mesure correspondant à cent périodes. De même, des mesures de 1000 ou 10000 périodes peuvent être obtenues, le 30 nombre étant déterminé par le nombre de périodes comptées pendant les 999 premiers intervalles de rythme. Comme pour le système de la figure 2, ce circuit peut également être étendu en ajoutant un plus grand nombre d'ensembles de comptage de décade et d'éléments associés. 35 Des circuits classiques appropriés destinés à êtse utilisés dans les systèmes représentés sur les figures de 1 à 3 sont les suivants : Registres de comptage à décades 5 et 7 du type décrit par exemple dans General Radio Expérimenter,Volume 35, n° 5, mai 1961, / - ^ 69 04357 7 2008840 en commençant à la page 6 ; portes ET 2', 2", etc... du type décrit par exemple dans "Puise and Digital Circuits" par Millman et Taubj McGraw Hill, 1956, page 398 ; commande de fréquence du programmateur ou circuit d'affichage de temps 111 du type décrit, 5 par exemple pages 14 et 15 de l'article précité de l'Experimen-ter ; et appareil de traitement des signaux 3 du type décrit à la page 9 de cet article de 1'Expérimenter ; portes OU 933 94, etc... du type décrit page 394 du texte de Millman et Taub ; Circuit de commande de gammes ou registre à décalage de montée et de descente 10 114 du type décrit dans "High Speed Computing Devices" par Engineering Research Associates, Inc., McGraw Hill, 1950 j pages 297-299 ; et diviseur ou appareil de calcul des inverses 13, du type, par exemple décrit dans The Logic of Computer Arithmetic, Ivan Flores, Prentice Hall, 1963a pages 137-143. 15 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 04357 8 2008840 REVENDICATIONS 1. Appareil de comptage â adaptation automatique, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un appareil de traitement des signaux qui produit une impulsion pour chaque cycle du signal 5 dont les périodes doivent être mesurées, ces impulsions présentant une relation de temps uniforme par rapport aux passages par l'axe des coordonnées, effectués par ce signal, line source d'impulsions de rythme, un moyen de conditionnement connecté à la sortie de l'appareil de traitement dés signaux et à la source des 10 impulsions de rythme et comportant un circuit de sortie,'une série de registres de comptage, connectés à ce circuit de sortie de façon à accumuler des comptes de ces impulsions de rythme et de ces périodes du signal, un moyen de programmation connecté au moyen de conditionnement et à l'appareil de traitement des si^iaux 15 de façon à commander le début et la durée de la mesure des périodes, un moyen de contrôle connecté aux registres de comptage de façon à indiquer le degré de remplissage de ceux-ci, et un moyen servant à connecter le moyen de contrôle au moyen de progFamnia-tion pour commander ou régler la durée de la mesure. 20 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de division arithmétique est connecté à au moins l'un des registres de comptage pour donner une mesure des fréquences qui correspondent aux dites périodes du signal. 3- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 que le moyen de programmation est pourvu de moyens servant à déterminer la durée de la mesure, le moyen de contrôle étant pourvu de moyens servant à faire varier automatiquement cette durée suivant le contrôle effectué des registres de comptage.