Brevet FR2010792A1 — publié le 19700220

-, Dans les compteurs électroniques utilisés jusqu'à présent, on a éprouvé une difficulté due à une erreur de compte de plus ou moins un et due à la perte de précision aux "basses fréquences. Par exemple, avec une base de temps 5 de une seconde, et une fréquence d'entrée de 100 Hz, la lecture pourrait apparaître comme 99, 100 ou 101 Hz, c'est-à-dire line erreur de + 1%. Si la fréquence est abaissée jusqu'à 10 Hz, la lecture serait de 9» de 10 ou de 11 Hz, c'est-à-dire une erreur de + 10%, Il existe par suite un 10 besoin pour un compteur nouveau et perfectionné qui conserve sa précision pour des basses fréquences. Un compteur de calcul est utilisé pour déterminer la fréquence d'événements dans un signal d'entrée et il est constitué par un registre de période à chiffres mul— 15 tiples qui enregistre la période du signal d'entrée et par un accumulateur à chiffres multiples. Un ensemble de transfert sert à transférer la période qui a été enregistrée sur le registre de période dans l'accumulateur. L'ensemble de transfert est commandé par un ensemble de 20 commande à décades ou décimal qui se trouve sous la commande de la fréquence d'une horloge. Un registre de fréquence sert à déterminer le nombre de fois que la période qui se trouve dans le registre de période est transféré dans l'accumulateur afin de donner une indication directe 25 de la fréquence des événements dans le signal d'entrée qui est mesuré. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir: - un compteur de calcul et un procédé qui peuvent être utilisés pour compter des fréquences très basses avec 30 une définition élevée. - un compteur de calcul et tua procédé à l'aide duquel on peut faire facilement des mesures de vitesse de rotation. D'autres avantages et caractéristiques de la présente 55 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 une forme de réalisation conforme à l'invention. BAD ORIGINAL 69 19596 2 2010792 Sur ces dessins, La Figo 1 est .un schéma synoptique d'un compteur de calcul.selon la présente invention. La Fig« 2 est un schéma synoptique détaillé de 5 l'un des ensembles de transfert représentés sur la Fig» 1, ainsi que d'un tableau logique associé. . Le compteur de calcul selon l'invention est .constitué par un registre de période à chiffres multiples 11, un ensemble de transfert à chiffres multiples 12, un accumulait) teur à chiffres multiples 135 et un registre 14 de fréquence à chiffres multiples. Chacun des blocs 16 du registre de période 11, de l'accumulateur 13 et du registre de fréquence 14 représente un. ensemble de comptage à décades. Ces ensembles de comptage à décades sont de type classique et peuvent 15 utiliser n'importe quel code logique approprié tel que le code 8421. Les ensembles de comptage à décades qui se trouvent dans le registre de période 11 et dans le registre de fréquence 14 sont montés en cascade comme représenté par les flèches 17 qui relient entre eux les blocs 16. 20 Le registre de période 11 et le registre de fréquence 14 sont pourvus tous les deux de six ensembles de comptage à décades montés en cascades qui leur donnent la possibilité d'enregistrer six chiffres. L'ensemble de transfert pourvu de six sections séparées 21, chacune pour un ensemble de 25 comptage à décades du registre de période, et un moyen sert à connecter la sortie de chaque registre de période à la section de transfert associée, comme indiqué par le.circuit 22» L!accumulateur 13 est pourvu d'une manière générale d'une capacité numérique qui est beaucoup plus élevée que celle du 30 registre de période et de ce fait, par exemple, l'accumula— teux- 13 est capable ds enregistrer dix chiffres ÉAS ORIGINAL1 69 19596 5 2010792 section de transfert qui est associée à l'ensemble de comptage à décades et à l'accumulateur suivants. Les ensembles de comptage à décades restants de l'accumulateur 13 sont montés en cascade sur le sixième accumulateur, comme 5 indiqué par la flèche 28. Le signal d'entrée qui doit être mesuré par le compteur de calcul est appliqué à un amplificateur et con-formateur classique 31 qui applique par un circuit 32 des oiïdes rectangulaires à un bloc 33 de départ et d'arrêt des 10 périodes. Le bloc de départ et d'arrêt des périodes applique un signal par un conducteur 34 à une première entrée d'une porte ET 36. L'autre entrée de la porte ET 36 est connectée par un conducteur 37 à- TiE-e horloge 38 qui produit un signal présentant une fréquence de sortie prédéter-15 minée telle que, par exemple, une fréquence de 1 MHz. Pendant que la porte ET 36 est conditionnée, des signaux de 1 MHz, sont, de ce fait, fournis de l'horloge 38 par une porte ET et par un conducteur 41 à l'entrée du registre de période 11 qui enregistre la période du signal d'entrée. 20 Au même moment, l'horloge 38 applique son signal à un ensemble à décades de commande 43 qui est de type classique et qui fait avancer pas-à-pas l'ensemble à décades de commande par un code bcb 8421, comme décrit ci-après. La sortie de l'ensemble à décades de commande est connectée 25 par un circuit 46 à chacune des sections 21 de l'ensemble de transfert 12. L'ensemble à décades de commande 43 est de type classique et il est pourvu d,un indicateur de débordement qui est appliqué par un circuit 47 à une première entrée d'une porte ET 48 dont la sortie est connec-30 tée au premier ensemble de comptage à décades du registre de fréquence 14„ L1autre entrée de la porte ET 48 est connectée à la sortie d'un bloc de départ et d'arrêt de .fréquence 49 par un circuit 51. Le débordement AA de l'accumulateur 13-est appliqué au bloc de départ et d'ar-35 rêt de fréquence par un circuit 52. L'autre' sortie du bloc de départ et d'arrêt de période 33 est connectée à l'entrée du bloc de départ et d'arrêt de fréquence par un circuit 53» BAD QRIG'NAL 19596 Ar 2010792 Sur la Fig» 2, on a représenté un schéma synoptique détaillé de l'une des eections de transfert 21 de l'ensemble 12. Comme on le voit sur la Fig. 2, le circuit 22 provenant de l'ensemble de comptage à décades du registre de période 11 est constitué par quatre lignes séparées A£, Bgj Cj> et I>2 qui sont connectées à des inverseurs 61 qui servent à inverser les signaux portés par les lignes Agj Bg, C2 et Dg» Les inverseurs sont connectés à une première borne de quatre portes OU 62„ Les autres bornes des portes OU 62 sont connectées à des lignes A^} B^, C^ et du circuit 46 provenant de l'ensemble à décades de commande 43. Les quatre sorties des portes OU 62 sont connectées aux quatre entrées d'une porte ET 63* La sortie de la porte ET 63 est connecté au côté déclenchement S d'une bascule 64. La sortie du côté déclenchement de la bascule 64 est connectée à l'une des entrées d'une porte ET 66. L'autre entrée de la porte ET 66 est connectée à l'horloge 380 La porte ET 66 est connectée à une première entrée d'une porte OU 67. L'autre entrée de la porte OU 67 est connectée à un premier côté de la bascule 26 de sorte que lorsque la bascule 26 est rétablie par une impulsion de retenue provenant de l'ensemble de comptage à décades précédent de l'accumulateur, un "1" est appliqué à la porte OU 67 et à l'ensemble de comptage à décades suivant de l'accumulateur. On peut décrire maintenant brièvement comme suit le fonctionnement du compteur de calcul pour mettre en oeuvre le procédé. On suppose que le signal d'entrée est appliqué à l'amplificateur et conformateur 31 et que des ondes rectangulaires sont fournies par ce dernier au bloc 33 de départ et d'arrêt des périodes. Ceci fait appliquer un signal à la porte ET 36 de sorte que les impulsions de rythme provenant de l'horloge 38 sont appliquées par la ligne 41 au registre de période 11. On suppose dé plus quloja utilise un rythme de 1 MHz et que la période est de 0,4 seconde -ou 400.000 microsecondes. Par suite, avant que le bloc '33 de départ et d'arrêt des périodes supprime son signal sur la ligne 34, le registre de période peut accumuler un total de 400.000 qui représente la durée de la période. Le processus de division permettant de trouver la fréquence' du BAD OBÏG,NAL 69 19596 5 2010792 signal d'entrée'est effectué par l'ensemble de transfert 12 qui transfère le chiffre porté par le registre de période dans l'accumulateur 13 jusqu'à ce qu'il se produise un débordement. peut être comprise en particulier en examinant la Fig. 2. On suppose que la aection de transfert représentée sur la Fig. 2 est celle qui est connectée au dernier ensemble de comptage à décades du registre de période, à savoir 10 l'ensemble de comptage à décades qui contient le chiffre 4. Lorsque le chiffre 4 se trouve dans l'ensemble de comptage à décades, les quatre sorties A2, Cg et Dg portent les chiffres.0100 qui représentent le nombre 4 dans le code logique BCD 8421. Ces quatre chiffres 0100 15 portés par le's lignes Ag, Bg, C2 et D2 sont inversés par les inverseurs 61 pour donner les chiffres 1011 qui sont appliqués aux portes OU 62. Au même moment où ceci se produit, l'ensemble à décades de commande 43 avance pas . à pas par le code logique standard BCD 8421 représenté 20 sur le tableau de la Fig. 2 pour fournir une séquence de signaux 0 et 1 aux lignes A^, Bg, C^ et du circuit 46. Il convient de se rendre compte qu'au lieu d'utiliser les inverseurs sur les lignes A2, Bg, C2 et Dg, on pourrait utiliser ces inverseurs sur les lignes A^, B^, et 25 L'ensemble à décades de commande 43 est entraîné sui vant cette séquence par le signal reçu de l'horloge 38. La séquence se poursuit jusqu'à ce que le nombre 0101 soit appliqué aux lignes A^, B^, C^ et D^, lequel nombre, représente le chiffre 4. Lorsque ceci se produit, sur la 30 première porte OU 62, il y a un 1 à la première entrée et un 0 à la seconde entrée pour donner un 1. Dans la seconde porte OU, on a un 0 à me première entrée et un 1 à l'autre entrée, ce qui donne un autre 1» .Dans la troisième et la quatrième portes OU, il y a un 1.sur une pre-35 mière entrée et m 0 sur 1* autre entrée, ce qui donne également des 1. De ce fait, les quatre portes OU 62 donnent quatre 1 qui sont appliqués à la porte ES 63 qui donne alors tin l à sa sortie. Ce n'est que cette condition des 5 La manière exacte suivant laquelle ceci se produit 69 19596 6 2010792 quatre portes OU 62 qui fait donner un 1 à la sortie de la porte ET 63». Le 1 qui sort de- la porte ET 63 excite l'entrée de déclenchement de la bascule 64„ La bascule 64 fournit 5 alors un 0 à la porte ET 66 pour mettre hors service cette porte ET, et empêcher de fournir d'autres impulsions de rythme par l'intermédiaire de la porte ET 66 et par la porte OU 67 à l'ensemble de comptage à décades de l'accumulateur auquel la section de transfert 21 est 10 connectée. On peut voir ainsi que jusqu'à ce que la porte ET 66 soit mise hors service, les impulsions de rythme provenant de l'horloge 3S sont appliquées à l'accumulateur et indiquent le nombre qui se trouvait dans l'ensemble de compta-15 ge a décades du registre de période. Dans l'exemple particulier donné, ceci signifie que le nombre 4 est transféré dans l'accumulateur» Pour tenir compte du fait que toutes les sections de transfert sont excitées simultanément, tout chiffre que 20 contient l'une quelconque des sections de transfert est transféré dans l'ensemble de comptage à décades correspondant de l'accumulateur. Dans un compteur type, cette séquence peut être achevée en dix microsecondes. L'ensemble de transfert 12, sous la commande de l'en-25 semble à décades de commande 43 transfère d'une manière répétée le nombre se trouvant dans le registre de période jusqu'à ce qu'il se produise un débordement dans l'accumulateur. Chaque fois que l'ensemble à décades de commande 43 parcourt une séquence, un signal de débordement est JO appliqué par le circuit 47 à la porte ET 48 du registre &s fréquence» De ce fait, la première fois que lé nombre qui se trouve dans le registre de période est transféré dans l'accumulateurç le nombre 400.000 apparaît dans ce dernier. La fois suivante, le nombre 800.000 apparaît 55 dans 11accumulateur et la troisième fois le nombre 1.200,000 apparaît dans 1 'âëcuarulateuE, le chiffre. 3 apparaissant dans le registre de- fréquence» Immédiatement avant qu'un débordement ne se produise s le nombre '9999600000 apparaît BADOBlGlNAk bad ofw 69 19596 7 2010792 dans l'accumulateur et le nombre 249999 apparaît dans le registre de fréquence. Lorsque le nombre 400000 est introduit une fois de plus, il se produit un débordement du chiffre le plus significatif de l'accumulateur» Ce débor-5 dement applique le signal par la ligne 52 au bloc de départ et d'arrêt de fréquence 49 afin de mettre un 0 sur la ligne 51 et de mettre hors service la porte Erf 48 pour empêcher d'autres signaux de débordement d'être reçus par le registre de fréquence de l'ensemble à décades de 10 commande 43» Le nombre final qui apparaît dans le registre de fréquences est 25000 qui est l'inverse de la période du signal d'entrée. En particulier, F = 1/T où F = la fréquence et 15 T = la période du signal d'entrée. En réalité, l'équation précédente peut être écrite comme î = 1,000000000/T Dans l'exemple précédent, le compteur de calcul effectue la division suivante s 20 f = 1,000000000/0,4 = 2,5000 Du fait que le registre de période mesure le temps en microsecondes, l'emplacement de la virgule décimale est déterminé et la fréquence est 2,5» Il n'est pas absolument nécessaire de compter le dernier transfert dans l'accumulateur du fait que ce dernier 25 ne représente qu'une erreur de 1 qui est acceptable dans la plupart des travaux numériques. D'après la description précédente, on voit que les nombres sont transférés dans l'accumulateur en parallèle, ce qui est possible du fait que l'accumulateur est constitué 30 par des ensembles de comptage à décades classiques. Après qu'une mesure a été achevée, une autre mesure peut être effectuée en effaçant les nombres portés par les registres et en parcourant ensuite la séquence décrite précédemment. 35 II convient de se rendre compte que l'horloge 38 peut fonctionner à n'importe quelle fréquence voulue. Cependant, en travaillant dans le système décimal, il serait souhaitable" que" l'horloge travaille à une fréquence qui soit un 69 19596 8 201,0792 multiple de dix, tel que 10 MHz ou 50 MHz. Cette fréquence ne sert qu'à régler la durée du calcul. Cependant, si.on, . doit utiliser la même horloge pour effectuer une mesure de période standard, il est souhaitable qu'elle présente. . 5 soit une fréquence de 1 MHz, soit une fréquence de 10 MHz. Pour que.le registre de fréquence donne une lecture en tours par minute, il est nécessaire de diviser le nombre par 6 ou 60 pour donner des cycles par minute. La section de transfert décrite ici est capable de 10 fonctionner comme un additionneur à décades ou décimal complet à l'exception du fait que c'est un ensemble qui fonctionne en série au lieu de fonctionner en parallèle» Bien que la caractéristique de fonctionnement en série demande plus de temps, la section de transfert est beau-15 coup moins coûteuse qu'un additionneur à décades complet. Il convient de se rendre compte que bien que le compteut- de calcul ait été décrit ci-dessus comme étant utilisé pour trouver l'inverse d'un nombre, on peut égala-lement l'utiliser pour diviser n'importe quel nombre sim-20 plement en introduisant au préalable le premier chiffre dans l'accumulateur. Par exemple pour diviser 7*500.000.000 par 4-.000.000, on demande combien de fois 400.000 doivent être ajoutés pour obtenir au total le nombre 7*500.000.000. Pour obtenir ce résultat, le nombre 2.500.000.000 peut être 25 introduit au préalable dans l'accumulateur avant que ne commence le processus de transfert. Du fait que le processus de transfert commence avec 2.500.000.000, il n'y a que 7.500.000.000 états qui restent dans l'accumulateur au lieu des 10.000.000.000 états habituels. Le nombre 400.000 pénè— ■ 30 tre alors dans l'accumulateur de la manière liabituelle mais * il se produit ion débordement après qu'un total de 7.500o000„000 a été ajouté à l'accumulateur. Le registre de fréquence indique le quotient de 7*500.000.000 divisé par 400.000. 35 On voit d'après ce qui précède que la présente inven tion fournit un compteur de calcul et un procédé nouveaux et perfectionnés qui présentent de nombreux avantages, en particulier pour déterminer la fréquence de signaux à basse BAD ORIGINAL 69 19596 9 2010792 fréquence, avec une erreur très faible. Les basses fréquences peuvent être mesurées avec précision et peuvent être affichées au bout d'un temps très court. Des techniques numériques sont utilisées dans tout l'ensemble du procédé pour donner la possi-5 bilité d'utiliser des ensembles de comptage décimaux relativement peu coûteux. En plus des applications mentionnées ci-dessus» il existe un grand nombre d'applications pour le compteur de calcul. Par exemple, on peut l'utiliser pour essayer les battements d'oscillateurs à cristaux en fonction d'une norme. On peut également l'uti-10 liser dans des systèmes de radar Doppler. Dans le mode de calcul d'une vitesse de rotation, on peut utiliser le compteur de calcul pour mesurer la vitesse d'un arbre tournant. On peut également l'utiliser pour mesurer et pour afficher le pouls d'une personne. D'autres domaines d'utilisation résident dans l'essai des gyrosco-15 pes, dans des dosages de débit, dans la vérification de tachymètres et pour des essais de vibrations. Il 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 20 cadre. 69 19596 10 2010792 HBVENDICATIOTTS 1. Compteur de calcul servant à déterminer la fréquence des événements dans un signal d'entrée caractérisé en ce qu'il comprend un registre de période enregistrant par un chiffre la période du signal d'entrée, un accumula— 5 teur9 un moyen transférant le chiffre dans 1'accumulateur jusqu'à ce qu'il se produise un débordement dans ce dernier, un registre de fréquence enregistrant le nombre de transfert du chiffre se trouvant dans le registre de périodes dans l'accumulateur avant que le débordement ne se 10 produise. 2. Compteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le registre de période, l'accumulateur et le registre de fréquence sont tous formés à l'aide d'ensembles de comptage décimaux. 15 3. Compteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen servant à transférer le chiffre se trouvant dans le registre de période dans 1'accumulateur est constitué par un ensemble de transfert, un ensemble de commande à décades étant connecté à l'ensemble de transfert 20 et un moyen faisant cycler l'ensemble de-commande à décades pour faire mettre d'une manière répétée9 par l'ensemble de transfert, le chiffre se trouvant dans le registre de périodes dans 1'accumulateur* Compteur suivant la revendication 1, caractérisé 25 en ce qu'il comprend un moyen recevant le signal de débordement de l'accumulateur et empêchant le registre de fréquence de recevoir d'autres comptes0 5® Compteur suivant la revendication 3» caractérisé en ce que 1'ensemble de transfert est constitué par une sé— 30 rie de sections de transferts une section de transfert étant prévue pour chaque ensemble de comptage décimal du registre de période, chaque section de transfert comprenant çnxatre portes séparées dont une entrée est connectée à l'ensemble de comptage à décades du registre de période 35 auquel il est associé et dont l'autre entrée est connectée à l'ensemble de commande à décadess une porte ET étant connectée à la. sortie des quatre portes et donnant un signal lorsqusil existe un signal sur ses quatre entrées. bad original 69 19596 ii 2010792 6. Compteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen servant à commander le cyelage de 1'ensemble de commande à décades est une horloge présentant une fréquence prédéterminée, ainsi qu'un moyen- qui connecte cet— 5 te horloge au registre de période, le moyen connectant l'horloge au registre de période comprenant une porte commandée par le registre d'entrée» 7. Procédé pour déterminer la fréquence d'un signal d'entrée, caractérisé en ce qu'il consiste à emmagasiner 10 la période du signal d'entrée, à transférer d'une manière répétée la période du signal d'entrée dans un accumulateur jusqu'à ce qu'il produise un débordement dans ce dernier, et à déterminer le nombre de fois que la période a été transférée dans l'accumulateur pour obtenir la fréquence 15 du signal.