Brevet FR2013296A1 — publié le 19700327

- 1 - 20132% L'invention se rapporte aux fréquencemètres. On fréquencemètre ou compteur de fréquence d'impulsions peut être utilisé comae indicateur de vitesse, par exemple comme tachymètre d'un véhicule et dans ce cas, les impulsions doivent arriver à une fréquence proportionnelle à la vitesse du véhicule. Les impulsions peuvent être produites de toute manière convenable à une fréquence proportionnelle à la vitesse du véhicule, par exemple par un générateur entraîné par le moteur ou par prélèvement èn un point du système d'allumage. Les réalisations antérieures de fréquencemètres comprennent des circuits monostables destinés à être déclenchés en fonction de l'arrivée de signaux d'entrée afin de fournir des signaux de sortie à un compteur électrique. L'un des inconvénients de ces dispositions, notamment à vitesse élevée de répétition ou d'arrivée des signaux successifs d'entrée^ est que les circuits monostables sont déclenchés et basculent avant que chacun de leurs cycles de déclenchement ne soit terminé. En conséquence, les signaux de sortie ont une largeur inférieure à vitesses élevées de répétition qu'à basses vitesses des signaux successifs d'entrée. L'invention a pour objet un fréquencemètre dont les signaux de sortie du circuit monostable sont insensibles, tout au moins dans une large mesure, à la vitesse de répétition des signaux d'entrée. Selon une particularité essentielle du fréquencemètre de l'invention, un circuit monostable fournit des impulsions a un dispositif d'établissement d'un courant moyen en fonction des impulsions d'entrée dont la fréquence doit être mesurée et une première et une seconde bornes sont destinées à être connectées sur une source de courant constant, le circuit monostable comprenant un premier transistor monté entre la première borne et une première résistance de collecteur connectée à la secondqfeorne, un second transistor étant monté entre la première borne et un côté du dispositif d'établissement du courant moyen, une connexion reliant l'autre côté de ce dispositif à la dite seconde borne, une connexion reliant le collecteur du premier transistor et la base du second transistor, l'un des côtés d'un condensateur étant connecté à la base du premier transistor, un composant à conduction unidirectionnelle étant connecté entre l'autre côté du dit condensateur et le collecteur du second trans-sistor et étant disposé de manière à laisser passer le courant vers ce dernier, une première résistance étant connectée entre le premier côté du dit condensateur et la dite seconde borne, une seconde résistance étant connectée entre l'autre côté du condensateur et la dite seconde borne, les dites impulsions d'entrée étant 69 24620 - 2 - 2013296 injectées entre le dit autre côté du condensateur et la dite première borne. Lorsqu'une impulsion,dont le produit de la largeur par l^^uyujteur^est prédéterminé, est amenée à traverser l'appareil de mesure à chaque l'ois que le circuit/ déclenché» le courant moyen est proportionnel à la fréquence des impulsions et 5 l'appareil de mesure indique en conséquence la fréquence des impulsions. Les impulsions de déclenchement sont envoyées dans 1® dispositif ci-dessus entre la première borne et un point situé entre le condensateur et la diode. Cette disposition a l'avantage que la largeur des impulsions de déclenchement n'a pas à être réglée de manière à être inférieure à la durée de charge 10 ou de décharge du condensateur. Le fréquence mètre peut comprendre un limiteur de tension monté entre les première et seconda bornes. Dans ce cas, une troisième borne peut être prévue et destinée à être connectée à la source de courant continu et une troisième résistance peut être connectée entre les troisième et seconde borner la 15 source de courant continu étant connectée sur la seconde borna par cette troisième résistance et la première résistance étant montée entre le condensateur et la troisième borne. Si un fréquencemètre selon l'invention est utilisé comme tachymètre, le dispositif de mesure du courant peut être étalonné en unités de vitesse 20 de rotation. D'autres caractéristiques ®t avantages de l'invention assortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation de l'invention. 25 Sur ces dessins: la figure 1 est un schéma d'un tachymètre selon l'invention; et la figure 2 est un schéma d'une variante de détail de ce tachymètre. pour/ Le tachymètre est destiné à être utilisé/ indiquer la vitesse du 30 moteur d'un véhicule et comprend un circuit monostable. Ce circuit monostable comporte un transistor n-p-n 1 dont l'émetteur, est connecté directement à une ligne d'alimentation 2 en tension négative; le collecteur du transistor 1 est connecté à travers une résistance 3 à une ligne 4 d'alimentation en tension positive ainsi que directement à la base d'un autre transistor n-p-n 5. L'émetteur 35 du transistor 5 est connecté à la ligne 2 et le collecteur du transistor 5 est connecté à la ligne k par l'intermédiaire d'un montage en série comprenant une résistance 6, une résistance 7 en parallèle avec une thermistance 8 (une résistance 69 24620 - 3 - 2013296 dont 1® coefficient positif de variation de la valeur en fonction de la température est important) et un milliampèremètre 9» Le milliampèremètre 9, qui est un appareil de mesure à cadre mobile, est étalonné en unité® de vitesse du moteur. Le point de jonction de la résistance 6 et du circuit en parallèle comprenant 5 la résistance 7 et la thermistance 8 est connecté à la ligne 4 par l'intermédiaire d'une résistance 1G. La base du transistor 1 est connectée à la ligne 4 par l'intermédiaire d'un condensateur 11 et d'une résistance 12 montés en série. Le point de jonction du condensateur 11 et de la résistance 12. est connecté au collecteur du transistor 5 par l'intermédiaire, d'une diode 13. 10 La ligne 4 reçoit une tension positivé d'une borne d'alimentation 14 par l'intermédiaire d'un circuit de stabilisation.* Ce circuit comprend deux résistances 15 et 16, montées en série entre la borne 14 et la ligne 4 ainsi qu'une diode Zener 27 montée entre les lignes 4 et 2. La ligne 2 est connectée à une borne 28, et cette dernière ainsi que la borne 14 sont destinées à être 15 connectées aux bornes négative et positive de la batterie du véhicule; il est bien connu que le potentiel aux bornes d'une batterie de véhicule varie en cours d'utilisation, la fonction du circuit de stabilisation étant de limiter les variations correspondantes de^otentiel entre les lignes 4 et 2. La base du transistor 1 est également connectée au point de jonction 20 des résistances 15 et 16 par l'intermédiaire d'une résistance variable.17 et d'une résistance 18 montées en série. Cette connexion permet à une faible partie de la tension non stabilisée d'alimentation aux bornes de la résistance 16, d'être injectée par les résistances 17 et 18 de manière à compenser la résistance interne de la diode Zener 27. 25 Un générateur 19 de signaux illustré sur la figure 1 et destiné à produire un train d'impulsions d'entrée injectées dans le circuit à une vitesse proportionnelle à celle du moteur est connecté au point de jonction du condensateur 11 et de la diode 13 par l'intermédiaire d'un circuit générateur d'ondes rectangulaire. Le générateur 19 de signaux peut être par exemple une 30 connexion à la bobine du système d'allumage du moteur du véhicule ou il peut être le bobinage de sortie d'un générateur de courant alternatif entraîné par le moteur du véhicule. Le circuit générateur d'ondes rectangulaire comprend. un transistor n-p-n 20 dont la base est connectée à un cêté de la sortie du générateur 19 de signaux par l'intermédiaire d'une résistance 21, l'autre cêté de 35 ce générateur 19 étant connecté à la ligne 2. L'émetteur du transistor 20 est connecté à la ligne 2 tandis que son collecteur est connecté a la base d'un transistor n-p-n 22; le collecteur du transistor 22 est connecté directement à 69 24620 - * - 2013296 la base du transistor 20. Le collecteur"du transistor 20 ét l'émetteur du transistor 22 sont connectés au point de jonction du condensateur 11 et de la diode 13 par l'intermédiaire d'une résistance 23 et respectivement d'une résistance 24 de grande valeur (lOOkCî). On remarque que les transistors 20 et 22 sont 5 connectés de manière à constituer un commutateur commandé au silicium et peuvent être remplacés par un tel commutateur. Le tachymètre fonctionne de la manière suivante: A l'état non basculé du circuit monostable, le transistor l- est conducteur tandis que le transistor 5 ne l'est pas,;de sorte qu'aucun courant ne 10 passe dans l'appareil de mesure 9. En conséquence,,1e condensateur 11 se charge, l'électrode connectée à la diode 14 étant à un potentiel positif par- rapport à l'électrode connectée à la base du transistor 1. Lorsqu'une impulsion apparaît à la sortie du générateur .19 de signaux, le point-de jonction du condensateur 11 et de la diode 13 est connecté à la ligne 2 par la résistance 23 de valeur 15 relativement élevée (3,3 k«)et par le transistor 20 montés en série» Le. potentiel du pôle du condensateur 11 connecté à la base du transistor 1. est en conséquence ramené à un potentiel négatif par rapport à la ligne 2 et à l'émetteur du - transistor 1 de sorte que le courant traversant le transistor 1 commence de tomber. La variation résultante de potentiel aux bornes de la résistance 3 produit un 20 potentiel à la base du transistor 5 qui. est ainsi amené à être conducteur et à faire passer le courant dans l'appareil de mesure 9. Dès que le transistor 5 commence d'être conducteur, l'électrode du condensateur 11 connectée à la diode 13 est branchée sur la ligne 2 par une faible résistance (la diode 13 et le transistor 5) de sorte que l'électrode connectée à la base du transistor 1 reste 25 à vui potentiel négatif par rapport à la ligne 2. Le condensateur 11 se décharge sur la diode 13 et le transistor 5 se recharge par le point de jonction des résistances 15, et 16.par l'intermédiaire de la résistance 18 et de celle du potentiomètre 17. Le transistor 1 reste bloqué (et en conséquence le transistor 5 est totalement conducteur) pendant que le condensateur 11 se décharge sur la diode 30 13 et le transistor 5 et se recharge par la résistance 16 et par celle du potentiomètre 17 jusqu'à ce que sa charge soit telle que le potentiel de l'électrode connectée à la base du transistor 1 l'amène à être conducteur. Dès que le transistor 1 commence à être conducteur, le potentiel aux bornes de la résistance 3 du collecteur monte et le transistor 5 est alors bloqué. Le condensateur 11 35 se décharge alors sur le transistor 1 et se recharge par la résistance 12 jusqu'à ce qu'il soit totalement chargé et que son électrode connectéeà.la diode 13 soit à un potentiel positif par rapport à l'autre. 69 24620 - 5 - 2013296 Il résulte de ce qui vient d'être décrit qu'une impulsion de courant est appliquée à l'appareil 9 de mesure à chaque fois que le générateur 19 produit une impulsion d'entrée. Un condensateur 19A est connecté aux bornes du générateur 19 afin d'éliminer les courants parasites de fuite. A chaque 5 impulsion de courant, le produit de la largeur par la hauteur est le même et le courant moyen traversant l'appareil 9 est proportionnel à la vitesse du moteur,car la fréquence des impulsions produites par le générateur 19 est proportionnelle à la vitesse du moteur. L'appareil 9 qui constitue un dispositif intégrateur est étalonné directement en unités de vitesse du moteur comme 10 expliqué plus haut. La largeur de chaque impulsion appliquée à l'appareil de mesure 9 dépend de la constante de temps du circuit constitué par le condensateur 11, la résistance 17 et la résistance lfcjjfet varie en fonction du potentiel aux bornes 14 et 28, et plus ce. potentiel est grand, plus le temps pris par le condensateur 11 pour se charger est court et plus le g4.mpuLsions sont étroites. 15 La hauteur des impulsions dépend du potentiel entre les lignes 4 et 2 et peut donc varier légèrement en fonction des variations du potentiel entre les bornes 14 et 28. Toutefois, le produit de la largeur par la hauteur est constant,car tout accroissement de hauteur des impulsions a lieu lorsque le potentiel entre les bornes 14 et 28 augmente et une réduction correspondante de largeur le 20 compense. Le circuit décrit a l'avantage que lorsque la diode 13 isole le condensateur 11 de l'inductance de l'appareil de mesure 9» l®s courants provoqués par la rotation de ce dernier et provenant de son inductance sont empêchés de provoquer des interférences et de détruire la linéarité aux fréquences élevées 25 de répétition des impulsions. Le circuit monostable illustré est utilisable à des fréquences de répétition d'impulsions pouvant atteindre 10 à 15 kilohertz tandis que si le condensateur 11 n'est pas isolé de l'appareil 9» la fréquence maximale de répétition des impulsions du circut monostable, déterminée par expérience, est de l'ordre de 800 hertz. 30 Le circuit monostable décrit a de plus l'avantage que lorsqu'il est déclenaM, il n* esifcas influencé par les autres impulsions de déclenchement jusqu'au moment où il a achevé de fournir 363 impulsions à l'appareil 9. En effet, dès que le circuit monostable est déclenché, le transistor 5 court-circuite le générateur 19 de signaux. 35 Si une impulsion d'entrée produite par le générateur 19 de signaux est telle que l'impulsion appliquée au circuit monostable est plus longue que celle produite par ce dernier et destinée à l'appareil 9, ce circuit mono1 69 24620 - 6 - 2013296 stable à pour effet de passer à l'état dans lequel l'impulsion de courant traversant/ transistor 5 est terminée et le transistor 1 est conducteur. La diode 13 se polarise en sens inverse et le condensateur 11 ne peut pas se recharger à travers la résistance 12 jusqu'à ce que l'impulsion appliquée cesse. Dès que 5 l'impulsion appliquée cesse,le condensateur 11 se recharge rapidement à travers la résistance 12. Tous les composants du tachymètre illustré sur le dessin autres que le générateur 19 de signaux, l'appareil de mesure 9 ®t le potentiomètre 17, peuvent facilement être incorporés dans un circuit intégré. 10 Un circuit monostable classique peut être rendu insensible aux impulsions de déclenchement plus longues que son impulsion de sortie par différenciation de toutes les impulsions d'entrée de déclenchement au moyen d'un condensateur. Cependant,un inconvénient d'une telle dispositiion est qu'il est beaucoup plus difficile de réaliser le circuit décrit sous forme de circuit intégré. 15 Le montage illustré sur les dessins peut être utilisé comme générateur d'impulsions et dans ce cas, l'appareil 9 de mesure et ses composants associés sont supprimés. Une application particulière consiste à monter le générateur d'impulsions en le connectant directement à une pompe à diode et transistor, par exemple d'un système électrique de réglage de la position d'un style par 20 rapport à un diagramme d'un tachygraphe. Dans cette application^un trait tiré sur le diagramme constitue un enregistrement de la vitesse du véhicule en fonction du temps, le diagramme étant déplacé par un type convenable de dispositif à minuterie. Les composants 7, 8 et 10 assurent une compensation de la température de manière classique. 25 Si le tachymètre doit fonctionner au moyen d'impulsions d'entrée de faible amplitude, le point de jonction du générateur 19 de signaux et de la résistance 21 est connecté à la ligne 4 au moyen d'une résistance 25 telle qu'indiqué» en ligne brisée. La résistance 25 assure la polarisation du transistor 20 et permet au circuit monostable d'être déclenché par des impulsions d'entrée de 30 faible amplitude. On remarque que le générateur 19 de signaux est connecté au point de jonction du condensateur 11 et de la diode 13 par l'intermédiaire d'un circuit à résistance relativement élevée, ce générateur subissant ainsi une légère charge. Ce point a une certaine importance si le signal d'entrée est prélevé sur 35 la bobine du système d'allumage d'un moteur à combustion interne. Le circuit décrit et illustré fonctionne en compteur de vitesse si 1© générateur 19 de signaux est la bobine de sortie d'un générateur tachymétrique 69 24620 - 7 - 2013296 entraîné à une vitesse proportionnelle à la vitesse d'un véhicule en marche, par exemple proportionnelle à la vitesse de l'arbre d'une hélice ou des roues d'un véhicule routier et à condition que l'appareil 9 de mesure soit convenablement étalonné. Dans ce cas, l'amplitude des signaux de sortie du générateur 19 doit 5 Stre supérieure au potentiel de commutation des transistors 20 et 22 une fois, et une seule fois par cycle, à toutes les vitesses dignes d'intérêt du véhicule. Le tachymètre décrit est alimenté en signaux d'entrée par le générateur 19. En variante, les signaux d'entrée sont prélevés sur le rupteur du distributeur 10 d'allumage du véhicule. La variante de cette partie du circuit est illustrée sur la figure 2. Une borne '30 est connectée au rupteur afin de fournir les signaux d'entrée à la base du transistor 20 par l'intermédiaire d'un montage en série consistant en une résistance 31, une résistance 32, un condensateur 33 ®t une résistance 34. Les condensateurs 35 et 36 sont montés entre la ligne 2 et d'une part 15 le point de jonction des résistances 35 et 3è et d'autre part le point de jonction de la résistance 32 et du condensateur 33- Une diode 37 est montée entre la ligne 2 et le point dè jonction du condensateur 33 st de la résistance 34. Les signaux d'entrée prélevés sur le rupteur comportent des ondes transistoires haute fréquence. Un circuit de filtrage comprenant d'une part les 20 composants 31 et 35 et d'autre part les composants 32 et 36 est destiné à éliminer ces ondes transitoires. Le condensateur 33 est destiné à coupler le courant alternatif des circuits de filtrage sur le transistor 20. Le condensateur 33 et la résistance 34 assurent un filtrage complémentaire. ' Dans ce mode de réalisation, un condensateur (non représenté) est monté 25 de préférence entre la base et le collecteur du transistor 5 afin d'empêcher les déclenchements erronés du circuit monostable dus à la propagation des signaux électriques parasites. 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 30 de diverses variantes ne sortant pas de son cadre. 69 24620 - 8 - 2013:296 REVENDICATIONS. . 1. Circuit de détermination de fréquences d'impulsions comprenant un circuit monostable destiné à délivrer des impulsions à un dispositif d'établissement d'un courant moyen en fonction d'impulsions d'entrée dont la fréquence 5 doit être mesurée,ainsi qu'une première et une seconde bornes destinées à être connectées à une source de courant continu, le dit circuit^nonostable comportant un premier transistor monté entre la dite.première borne.et une première résistance de collecteur connecté à la dite seconde borne, un second transistor monté entre la dite première borne et l'un des côtés du dit dispositif 10 d'établissement d'un courant moyen , une connexion reliant l'autre côté de ce dispositif d'établissement d'un courant moyen et la dite seconde borne, une connexion reliant le collecteur du premier transistor et la base du second transistor, l'un des côtés d'un condensateur étant connecté à la base du dit premier transistor, le dit circuit de détermination d'une fréquence d'impulsions 15. étant caractérisé en ce qu'une diode montée entre l'autre côté du dit condensateur et le collecteur du second transistor est disposée de manière à laisser passer le courant vers le collecteur du second transistor, une première résistance étant montée entre l'un des côtés de ce condensateur et la dite seconde borne, une seconde résistance étant connectée entre l'autre côté du"condenèateur et 20 la seconde borne, les impulsions d'entrée étant envoyées entre le dit autre côté du condensateur et la dite première borne. 2. Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon la revendication l), caractérisé en ce qu'un limiteur de tension est monté entre les dites première et seconde bornes. 25 3« Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon la revendication 2), caractérisé par une troisième borne destinée à recevoir l'alimentation en courant continu, une troisième résistance étant connectée entre les dites troisième et seconde bornes, la dite source de courant continu étant connectée à la dite seconde borne par l'intermédiaire de la dite troisième 30 résistance et la dite première résistance étant connectée entre le premier côté du condensateur et cette troisième borne. k. Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon l'une quelconque des revendications l) à 3), caractérisé par un circuit d'entrée dans lequel les dits signaux d'entrée sont injectés, le dit circuit d'entrée compre-35 nant un circuit générateur d'impulsion rectangulaire monté de manière à délivrer des impulsions d.' ondœ rectangulaire au dit circuit monostable en fonction des dits signaux d'entrée. 69 24620 - 9 - 2013296 5. Circuit de détermination d'une fréquence d'entrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4), dans lequel un générateur de signaux d'entrée envoie ces derniere audit circuit, caractérisé en ce que le dit générateur de signaux d'entrée est monté de manière à répondre à la rotation d'un 5 arbre afin de produire les dites impulsions d'entrée à une fréquence fonction de le vitesse du dit arbre. 6. Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon l'une des revendications l) à 4) et recevant des impulsions d'entrée d'un générateur de signaux d'entrée, caractérisé en ce que le dit générateur de signaux d'entrée 10 est commandé par le système d'allumage d'un véhicule de manière à produire les dits signaux d'entrée. 7. Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon la revendication 6 et recevant les^mpulsions d'entrée d'un générateur de signaux d'entrée, caractérisé en ce que le dit générateur de signaux d'entrée est monté 15 de manière à être commandé par l'ouverture et la fermeture du rupteur du distributeur du système d'allumage. 8. Circuit de détermination d'une fréquence d'impulsion selon l'une des revendications 1) à 4), combiné avec un tachygraphe de véhicule comportant un système électrique de commande de la position d'un sytle indicateur 20 de vitesse, caractérisé en ce qu'un signal est prélevé sur le dit dispositif d'établissenent de courant moyen pour être injecté dans le dit système de commande de position.