Brevet FR2028497A1 — publié le 19701009

la présente invention se rapporte aux comparateurs de tension ©t> plu3 particulièrement, à un agencement pour déterminer si une tension inconnue se trouve dans une zone (fenêtre) de tension donnée et dans lequel on peut faire varier la largeur de zone de tension et 5 le niveau absolu du point médian de cette zone« Les comparateurs de tension connus comprennent généralement un circuit qui compare un niveau de tension à un autre et engendre un signal de sortie chaque fois que le premier niveau de tension, en général un niveau de tension inconnu, dépasse l'autre niveau qui est 10 en général un niveau de tension de référence. Pour certaines applications de comparateurs, on fait varier le niveau de tension de référence à 1* intérieur des limites du comparateur dô sorte que le niveau de tension inconnu soit maintenant comparé à un niveau de tension de référence qui varie d'une manière connue. 15 Excepté dans le cas ci-dessus, le signal de sortie du compara teur est en général indépendant des niveaux de tension d'entrée, c'est-à-dire qu'il n'y a pas intérêt à reproduire pour le signal de sortie du comparateur une partie quelconque des signaux d'entrée du comparateur» Par exemple, le signal de sortie du comparateur peut 20 consister en une variation abrupte depuis un niveau de repos prédéterminé jusqu'à un autre niveau à l'instant où. la comparaison convenable est reconnue, puis restée à ce niveau jusqu'à ce que la comparaison convenable ne soit plus reconnue. En utilisant plusieurs comparateurs dont chacun reçoit un ni-25 veau de tension de référence différent ainsi qu'un niveau de tension inconnu, une ou plusieurs fenêtres de tension sont produites et définies par les niveaux de tension de référence. Un tel agencement de comparateurs indiquera l'emplacement général du niveau de tension inconnu, soit à l'intérieur ou à l'extérieur de la fenêtre de tension. 30 Ce type d'agencement de comparateurs est naturellement utile pour déterminer si un niveau de tension inconnu se trouve à l'intérieur d'une zone prédéterminée de tension* Dans les systèmes indicateurs de proximité pour aéronefs, ou systèmes anti-collision, à l'aide desquels on désire savoir dans un 35 aéronef protégé si un aéronef intrus situé dans le voisinage immédiat est suffisamment près en altitude pour constituer un risque de collision, chaque aéronef transmet par radio selon un plan d'exécution régulier prédéterminé une information relative à son altitude. Un récepteur monté sur chaque aéronef reçoit cette information d'altitude 40 et la convertit en une tension proportionnelle à l'altitude de . 69 44370 2 2028497 l'aéronef Intruc. Cette dernière tension est maintenant comparée h •une fcnStrc de tension dont le niveau moyen est proportionnel à l'aï-titude de l'aéronef protégé et dont la largeur est proportionnelle à une zone d'altitude à l'intérieur de laquelle un aéronef intrus est 5 considéré comme constituant un risque de collision pour l'aéronef protégé. Il est à remarquer qu'il n'est pas nécessaire de déterminer la valeur absolue de l'altitude (tension) de l'aéronef Intrus mais simplement de déterminer si l'altitude de 1'aéronef intrus se trouve dans une zone d'altitude (tension) prédéterminée encadrant l'altitude 10 de l'aéronef protégé, naturellement, lorsque l'altitude de l'aéronef, intrus varie il en sera de même de sa tension d'altitude. lorsque l'altitude de l'aéronef protégé varie, la tension moyenne de la zone d'altitude doit varier. Pour l'application décrite ci-dessus ainsi que pour d'autres 15 similaires, il est nécessaire d'avoir un agencement de comparateurs de tension destiné à déterminer si une tension inconnue se trouve dans une zone de tension encadrant un niveau de tension de référence et dans lequel le niveau de tension de référence est variable. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à 20 réaliser un agencement de comparateurs destiné à engendrer un signal de sortie chaque fois qu'un niveau de tension inconnu se trouve dans une fenêtre prédéterminée de tension. l'invention est en outre notamment caractérisée en ce que la valeur moyenne de la fenêtre de tension est déterminée par un niveau 25 de tension de référence, en ce que ce niveau de tension de référence est Variable et en ce qu'une translation de la fenêtre de tension n'affecte pas sa largeur. Brièvement, l'agencement selon l'invention comprend une pluralité d'éléments comparateurs qui possèdent des entrées à haute impé-30 dance. Chaque élément comparateur reçoit sur une entrée un niveau de tension inconnu que l'on désire identifier. Une chaîne résistive est alimentée par une source à courant constant et reçoit sensiblement en son point médian la tension de référence. Il sera expliqué par la suite comment cette tension de référence établit le niveau d'une fe-35 nStre résultante de tension. Des points intermédiaires de la chaîne résistive sont connectés à une entrée de chacun des éléments comparateurs pour constituer une tension de référence secondaire de manière à pouvoir définir les fenêtres désirées de tension. le ^.écalage subséquent de la tension de référence provoquera le décalage dans le 40 même sens et de la même quantitié des tensions apparaissant aux points 69 44370 'i 2028497 intermédiaires de la chaîne résistive." Puisque, comme expliqué ci-der.sus, les tensions en ces points intermédiaires constituent dos tensions de référence secondaires, les fenêtres de tension résultantes se trouvent pareillement décalées sans que leur largeur ne change. 5 II est possible en modifiant la valeur du courant traversant la chaîne résistive ou en modifiant les valeurs des résistances de cette chaîne de faire additionnellement varier à volonté la largeur des fenêtres de tension. Cet objet et ces caractéristiques et d'autres encore de la pré-10 sente invention apparaîtront plus clairement de la description détaillée qui suit ainsi que de l'unique figure du dessin y annexé qui est un schéma d'un agencement de comparateurs selon 1*invention, étant bien entendu que cette unique figure n*est donnée qu'à titre d'exemple nullement limitatif. 15 En se reportant maintenant à l'unique figure du dessin, on y voit une chaîne résistive formée de résistances H V R5 et Kg branchées en série entre elles et avec des transistors à effet de champ 17 et 18, cette chaîne étant connectée entre les bornes A+ et A- d'une source de tension, le transistor à effet de champ 17 en 20 association avec la résistance IL et le transistor à effet de champ ■ • 18 en association avec la résistance Bg constituent des sources à courant constant qui alimentent en courant constant la chaîne résistive de manière que des tensions , Vg# et apparaissent respectivement aux points intermédiaires 20, 21r 22 et 23 de la chaîne* 25 Une pluralité d'éléments comparateurs - dans le présent mode de réalisation les quatre éléments 40 à 43 - de tout type connu constituent le circuit logique de l'invention. Chaque élément comparateur comprend une entrée haute tension à haute impédance, par exemple les entrées 40a, 41a, 42a et 43a, et une entrée basse tension à 30 haute impédance, par exemple les entrées 40b, 41b, 42b et 43b. Un élément comparateur délivre un signal à sa born'e de sortie, par exemple la borne 40c, 41c, 42c ou 43c, chaque fois que la tension appliquée à son entrée haute tension est inférieure à celle appliquée à son entrée basse tension. 35 Une tension inconnue que l'on désire reconnaître est appliquée à une borne 30 et de là aux entrées haute tension 40a et 42a des éléments comparateurs 40 et 42 et,aux entrées basse tension 41b et 43b des éléments comparateurs 41 et 43. Une tension principale de référence %• qui peut être désignée 40 tension de niveau de fenêtre puisqu'elle détermine le niveau de tensim 69 44370 4 2028497 do la fenêtre de tension de l'agencement de comparateurs, est appliquée au point intermédiaire 25 de la chaîne résistive, les tensions V1# V5 et Vqui peuvent être dénommées niveaux de tension secondaire de référence puisqu'elles définissent les limites extrêmes 5 des fenêtres de tension, sont appliquées aux éléments comparateurs de la manière suivante : la tension est appliquée à l'entrée tasse tension 40b de l'élément 40 % la tension est appliquée à l'entrée basse tension 42b de l'élément 42 ; la tension Vj est appliquée à l'entrée haute tension 43a de l'élément 43 ï et la tension est 10 appliquée à l'entrée haute tension 41a de l'élément 41» Comme il est précédemment mentionné, les entrées des éléments comparateurs sont à haute impédance de sorte qu'un courant négligeable le3 traverse et qu'un courant négligeable est dérivé de la chaîne résistive et, pour cette raison, le courant i^ à travers chaque élé-15 ment de la chaîne résistive est essentiellement égal au courant traversant tous les autres éléments ds cette chaîne indépendamment de la valeur de la tension Ta- Ainsi) les relations suivantes existent i V, = Vjj, + i, (Ej + E5) (1) ■ 20 T2 " Tm+ ii B5 . Y3 = % - V% (3) t4 " Tffl " i1 De ces relations il apparaît qu'une variation de la tension vm 25 provoque une variation identique (dans le même sens et de la même quantité ) des tensions , V2, et V^, en supposant, comme c'est le cas ici, que le courant à travers les diverses résistances formant la chaîne résistive reste constant. De plus, pour le présent mode de réalisation : 50 yî>¥2^VIN>V3>V4 avec les tensions et les tensions Yj définissant les li mites des fenêtres désirées de tension. les bornes de sortie 40c et 41c des éléments comparateurs 40 et 41 sont connectées aux entrées d'une porte E2 45, tandis que les 35 bornes de sortie 42c et 43c des éléments comparateurs 42 et 43 sont connectées aux entrées d'une porte ET 46. Puisqu'un élément comparateur engendre un signal de sortie chaque fois que lâ tension appliquée à son entrée haute tension est inférieure à celle appliquée à son entrée basse tension, la porte ES 45 délivre un signal à sa 40 borne de sortie 47 chaque fois que : 69 44370 2028497 V.j ^V( inconnue )>V^ c'est-à-dire chaque fois que la tension inconnue se trouve incluse entre les tensions et V^. Egalement, la porte ET 46 délivre un signal à sa borne de sortie 48 chaque fois que : 5 Vg >V(inconnue)>Vj c'ect-à-uire chaque fois que la tension inconnue se trouve incluse entre les tensions Vg et V-. Par conséquent, les tensions et définissent une fenêtre de tension qui inclut Vj^# tandis que les tensions V0 et Vv définissent une autre mais plus petite fenêtre de 10 tension qui inclut également vnr Lors de l'emploi, par exemple, dans un système anti-collision pour aéronef, la fenêtre de tension définie par les tensions Vg et Vj formera une fenêtre d'altitude encadrant l'altitude de l'aéronef protégé - laquelle est définie par Vhj - à 1'intérieur de laquelle un aéronef intrus serait considéré 15 comme présentant un risque de collision, tandis que la fenêtre de tension définie par les tensions et formera une fenêtro plus grande d'altitude encadrant l'altitude de l'aéronef protégé. Un aéronef intrus se trouvant hors de la fenêtre définie par les tensions et mais étant inclus dans la fenêtre définie par les 20 tensions et est considéré comme pouvant présenter un risque possible de collision. Si l'on considère à nouveau les équations (1), (2), (3) et (4), on constate que les fenêtres de tension peuvent être élargies ou ré-trécies globalement en respectivement augmentant ou diminuant le 25 courant i, par tout moyen connu, tandis que les fenêtres de tension peuvent être modifiées individuellement quant"à leur largeur en faisant varier la valeur de la résistance d'application* Naturellement, si la tension varie seule, la largeur de chaeuae des fenêtres de tension restera constante. 30 Bien que dans un but d'explication de l'invention une forme de réalisation particulière de celle-ci se rapportant à une application également particulière ait été représentée et décrite, il doit être entendu que divers changements ou modifications évidents à tout hoLimo de l'art peuvent y être apportés sans s'écarter pour cela de 40 l'esprit de l'invention ni sortir de son domaine. 69 44370 6 2028497 BBVHODICAÏICHS 1 » Agencement de comparaison de tension possédant une source do tension principale de référence et une source de tension inconnue, caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen sensible à la tension principale de référence pour engendrer une pluralité de tensions se-5 condaires de référence présentant une relation mathématique prédéterminée avec la tension principale de référence ; et une pluralité d'éléments comparateurs de tension possédant des entrées à haute impédance, .chacune de ces éléments, d'une part, recevant comme premier signal d'entrée l'une des tensions secondaires de référence et comme 10 second signal d'entrée la tension inconnue et, d'autre part, engendrant un signal de sortie lorsqu'un signal prédéterminé des deux signaux d'entrée est supérieur à l'autre. 2. Agencement selon la revendication 1f caractérisé en ce que le moyen engendrant la pluralité de tensions secondaires de réfé- 15 rence comprend : une source à courant constant j et une chaîne résistive branchée en série avec la source à courant constant et possédant une pluralité de points intermédiaires, la source de tension principale de référence étant connectée à l'un de cea points intermédiaires et les tensions secondaires de référence étant prélevées 20 sur d'autres de ces points intermédiaires. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source à courant constant comprend : une source de tension continue ; et des transistors à effet de champ dont les circuits drain-source sont branchés en série avec la chaîne résistive et dont les 25 gâchettes sont reliées à des points prédéterminés de cette chaîne résistive. 4. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un nombre pair de tensions secondaires de référence est engendré, la tension principale de référence étant appliquée à un premier point 30 de la chaîne résistive, une moitié des tensions secondaires de ré» férence étant prélevée sur des points intermédiaires situés au-dessus du premier point et l'autre moitié des tensions secondaires de référence étant prélevée sur des points intermédiaires situés au-dessous de ce premier point. 35 ' 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tensions secondaires de référence constituent une échelle de tensions partant d'une tension la plus élevée et allant par échelons à une tension la plus basse. 69 44370 7 2028497 6. Agencement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un élcr.cnt comparateur est prévu pour chaque tension secondaire de référence, un premier de ces éléments comparateurs recevant comme premier signal ù'entrée la plus élevée des tensions secondaires de ré-5 fcrcnce et un second de ces élement3 comparateurs recevant comme premier signal d'entrée la plus basse des tensions secondaires do référence, et en ce qu'il est prévu un premier circuit porte recevant les signaux délivrés par le premier et le second élément comparateur afin d'engendrer un premier signal de sortie chaque fois que 10 la tension inconnue se trouve incluse dans la fenêtre de tension définie par la tension la plu3 élevée et la tension la plus basse dos tensions secondaires de référence, ce premier et ce second élément comparateur ainsi que le premier circuit porte constituant un comparateur de première fenêtre de tension. 15 7» Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu des comparateurs additionnels de fenêtre de tension, avec chacun de ces comparateurs comprenant s un troisième élément comparateur recevant comme premier signal d'entrée une troisième tension secondaire de référence prélevée eur un point intermédiaire situé un 20 certain nombre d'échelons au-dessus du point d'application de la tension principale de référence ; un quatrième élément comparateur recevant comme premier signal d'entrée une quatrième tension secondaire de référence prélevée sur un point intermédiaire situé un nombre égal d'échelons au-dessous du point d'application de la tension 25 principale de référence \ et un second circuit porte recevant les signaux délivrés par ce troisième et ce quatrième élément comparateur afin d'engendrer un second signal de sortie chaque fois que la tension inconnue se trouve incluse dans la fenêtre de tension définie par cette troisième et cette quatrième tension secondaire de 30 référence. i