Brevet FR2096937A1 — publié le 19720303

26^71 1 2096937 la présente invention concerne des dispositifs électroniques statiques pour former la somme algébrique de deux angles, notamment en vue de corriger la valeur de l'un des angles en particulier pour une correction de cap gyroscopique en fonc-5 tion d'un écart magnétique, le dispositif étant alors incorporé à un dispositif de surveillance magnétique. Les dispositifs de l'invention seront décrits ci-après en référence aux figures du dessin joint sur lequel : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un disposi-10 tif électronique statique conforme à l'invention pour former la somme algébrique de deux angles variables, - la figure 2 est un schéma par blocs d'une réalisation conforme à l'invention d'un moyen pour représenter l'un des angles sous forme de signaux de temps ; 15 - la figure 3 est un schéma par blocs d'une réalisa tion conforme à l'invention pour représenter l'un des angles sous forme numérique ; - la figure 4 est un schéma par blocs d'un dispositif de surveillance magnétique comportant un ensemble de correction 20 constitué par un dispositif électronique statique conforme à l'invention, et, - la figure 5 est un schéma par blocs représentant une vue agrandie d'une partie du dispositif de la figure 4. la figure 1 représente un schéma par blocs d'un 25 dispositif électronique statique pour former la somme algébrique de deux angles variables (A) et (a). Ce dispositif comprend : - des moyens de transformation 1 pour représenter l'un (A) des angles sous forme de deux tensions modulées X et Y 30 telles que : X ? ïï sin A sin (27T/T) t Y = U cos A sin (2ïf/T) t où ïï est une constante et T est la période de modulation, - des moyens de transformation 2 pour représenter 35 l'autre (a) des angles sous forme de signaux de temps t1 = a T, tg = t1 + T , t^ = t1 + T et t^ = t1 + 3T 2X\ 2 4 4 où T est le même que précédemment, 70 26471 2 2096937 25 30 - des moyens de démodulation 3 desdites tensions modulées X et Y commandés par lesdits signaux de temps de façon à réaliser l'intégration de chacune desdites tensions modulées d'une part dans l'interval de (t^ - tg) et, d'autre part, dans l'intervalle de temps (t^ - t^), lesdites intégrations de la tension X fournissant respectivement les tensions : h X1 = l Xdt = T IJ sin A cos a 10 t4 ■l Xg = \ Xdt = -T IJ sin A sin a t3 n et lesdites intégrations de la tension Y fournissent respectivement les tensions : 15 h Y.j = J Ydt = T U cos A cos a 7T t. Yg = \ Ydt = -T IJ cos A sin a 20 't3 TT - et des moyens pour constituer les sommes X» = X1 - Y2 = _T_ U sin (A + a) ÎT Y1 = Yi + X2 = __T_ U cos (A + a) /T qui sont les composantes de l'angle (A + a) les moyens de transformation 1 sont constitués par exemple, par un synchrotransmetteur. L'invention préconise de constituer les moyens de transformation 2 (figure 2) par : - des moyens 4- pour représenter l'angle (a) sous forme d'un nombre proportionnel à (a). - des moyens de référence 5 pour produire un signal 35 sinusoïdal de référence de période T, - des moyens d'horloge 6 pour découper chaque période du signal de référence en une pluralité d'impulsions, et, 70 26471 3 2096937 - des moyens de comparaison 7 pour recevoir ces impulsions et les comparer au nombre représentatif de l'angle (a), lesdits signaux de temps étant produits comme résultat de cette comparaison. 5 Sans une réalisation de l'invention, les moyens 4 pour représenter l'angle (a) sous forme numérique comprennent, (figure 3) : -un générateur d'impulsions 8 - des moyens 9 pour former un signal de signe repré-10 sentatif du si^ne de variation de l'angle (a) et - un compteur 10 qui reçoit les impulsions dudit générateur et ledit signal de signe, ce compteur faisant la somme algébrique des impulsions d'après le signal de signe, ladite somme constituant ledit nombre représentatif de (a). Le compteur 15 comprend un registre dans lequel ce nombre est conservé. Le démodulateur 3 est un double démodulateur qui reçoit l'angle (A) sous forme de ses composantes modulées X et Y et qui assure les commutations voulues aux temps t^, t2, t^ et t^_ déterminés par les moyens de transformation en fonction de 20 l'angle (a). Un tel dispositif, qui permet de faire la somme algébrique (A+a) par des moyens électroniques purement statiques est particulièrement intéressant pour être incorporé à un boîtier de surveillance magnétique d'un cap gyroscopique. 25 Les boîtiers de surveillance magnétique ont pour fonction d'assurer la distribution de caps à partir de l'information de cap gjrroscopique donnée par un gyroscope directionnel libre et d'écart magnétique donné par un détecteur magnétique. Suivant les modes de fonctionnement, ils distribuent du cap di-30 rectionnel, du cap gyromagnétique ou en secours du cap magnétique recopié directement du détecteur magnétique sans intervention du gyroscope. Ils comprennent essentiellement un ensemble de correction capable de fabriquer et garder en mémoire un angle de 35 correction du cap qui est ajouter au cap gyroscopique et un ensemble de distribution qui fournit un certain nombre de sorties. Le détecteur magnétique, connecté sur une de ces sorties fournit l'écart de cap magnétique. Les entrées et les sorties sont des synchi-os normalisés. 70 26471 4 2096937 Dans les réalisations connues, la correction est octenue par l'utilisation d'un servo-mécanisme. La présente invention fournit un dispositif de surveillance dans lequel la correction est réalisée par un dispo-5 sitif électronique statique, tel que décrit ci-dessus, où (A) représente le cap gyroscopique et (a) représente ledit écart. La figure 4 représente schématiquement une réalisation d'un tel dispositif de surveillance de cap magnétique. L'élément essentiel de ce dispositif est le double-10 démodulateur 3' qui reçoit d'un synchro-transmetteur 1' les composantes modulées X et Y du cap gyroscopique (A) et dont la phase de commande est représentative de l'angle de correction (a). . Une source de référence 5' fournit une tension de 15 référence, de même période T (par exemple T = 1/400) que la période de modulation des composantes du cap gyroscopique, à une horloge 6' qui découpe chaque période en impulsions, par exemple en 3.600 inpulsions. Ces impulsions sont envoyées à un comparateur 7* qui 20 en compare le nombre à celui fourni par un compteur 10' où sont comptées et enregistrées des impulsions fournies par un générateur d'impulsions 8' qui délivre au compteur des impulsions affectées d'un signe qui dépend du signe de l'écart magnétique. Le résultat de la comparaison est la production des 25 signaux de commande du démodulateur aux temps t^f t2> t^ et t^ mentionnés plus haut. Les signaux qui déterminent les signes suivant lesquels les impulsions sont comptées proviennent du détecteur magnétique M. 30 Le détecteur magnétique reçoit un signal d'entrée qui représente la sortie de cap S et fournit un signal de sortie qui représente l'écart magnétique entre ce cap et la direction du champ magnétique terrestre. Ce signal de sortie du détecteur est, par exemple, 35 une tension dont l'amplitude est proportionnelle à l'écart et dont la phase est du signe de l'écart. 70 26471 5 2096937 Par exemple, le détecteur magnétique est du type BEZÏÏ-SFIM dans lequel le détecteur est un compas à distance constitué de deux aimants' permanents, parallèles, fixés symétriquement sur un axe vertical ; cet équipage, immergé dans un liquide 5 électrolytique, s'oriente suivant la direction de la composante horizontale du champ magnétique terrestre et son orientation, par rapport au boîtier qui est fixe, est transmise sous forme électrique par l'intermédiaire d'un potentiomètre toroïdal. Suivant une particularité du dispositif représenté, 10 et pour des raisons qui seront expliquées plus loin, le générateur d'impulsions 8' est apte à envoyer des impulsions à une fréquence choisie parmi plusieurs fréquences possibles et le dispositif comporte des moyens de commande 11' permettant de choisir par commutation ladite fréquence. 15 Enfin, le dispositif comporte, comme à l'accoutumée, un ensemble de distribution 12' qui reçoit les signaux corrigés de l'ensemble de correction et qui fournit au détecteur magnétique et à une ou plusieurs sorties un signal de cap gyroscopique correspondant. 20 Dans une réalisation préférée de l'invention, cet ensemble est constitué par des moyens électroniques statiques comprenant (figure 5) : - un modulateur double 13' qui reçoit lesdites ten-siohs de sortie X' et Y' de l'ensemble de correction et les 25 transforme en tensions modulées X" et Y" avec la période de modulation T, - un transformateur double 14' qui reçoit lesdites tensions modulées pour délivrer par addition un signal correspondant ayant trois composantes (1), (2) et (3) à 120°, et, 30 - des amplificateurs 15' qui amplifient chaque com posante pour la fournir d'une part au détecteur magnétique et, d'autre part à au moins une sortie S du dispositif. Le dispositif de surveillance magnétique de l'invention est capable de fonctionner suivant des modes divers. 35 Dans un mode de fonctionnement (calage rapide en ma gnétique), le générateur d'impulsions 8' envoie des impulsions de signe correspondant à l'écart magnétique et dont la fréquence correspondant à une variation rapide de (a) comprise entre 10 70 26471 6 2096937 et 50 degrés/seconde, de préférence comprise entre 15 et 25 degrés/seconde. Dans un autre mode de fonctionnement (fonctionnement en directionnel corrigé), le générateur envoie des impulsions 5 à une fréquence proportionnelle au sinus de la latitude, la liaison du dispositif avec le détecteur magnétique M étant alors coupée. Le dernier chiffre d'angle enregistré dans le compteur avant la coupure est, par conséquent, modifié en fonction 10 de la latitude et non plus en fonction de l'écart magnétique. Dans un autre mode de fonctionnement (fonctionnement normal en gyro-magnétique), le générateur d'impulsions envoie des impulsions de signe correspondant à l'écart magnétique et dont la fréquence correspond à une variation lente de 15 (a) comprise entre 0,5 à 4 degrés/minute, de préférence comprise entre 1 et 2 degrés/minute. Enfin, en cas de panne de l'information de cap gyroscopique, cette information est remplacée par une tension d'entrée d'amplitude constante modulée en T simulant le cap 0 20 et le générateur envoie des impulsions de signe correspondant à l'écart magnétique à une fréquence correspondant à une variation de l'angle de cap de l'ordre de 20 degrés/seconde. 70 26471 7 2096937 15 20 5_5_I_5_S_2_i_2_è_£_î_2JL§ 1) Dispositif électronique statique pour former la somme algébrique de deux angles variables (A) et (a), ce dispositif comprenant : - des moyens pour représenter l'un (A) des angles 5 sous forme de deux tensions modulées X et Y telles que : X = U sin A sin (2îr/T) t Y = U cos A sin (2îr/T) t où U est une constante et T est la période de modulation, - des moyens pour représenter l'autre (a) des angles 10 sous forme de signaux de temps t1 = a T, tQ = t1 + T 2 2 t, = t. + I et t, = t1 + 31 5 ~T~ 4 1 4 où T est le même que précédemment, - des moyens de démodulation desdites tensions modulées X et Y commandés par lesdits signaux de temps de façon à réaliser l'intégration de chacune desdites tensions modulées d'une part dans l'intervalle de (t^ - t2) et, d'autre part, dans l'intervalle de temps (t^ - t^), lesdites intégrations de la tension X fournissant respectivement les tensions X^ et X2 et lesdites intégrations de la tension Y fournissant respectivement les tensions Y^ et Y2, et - des moyens pour constituer les sommes X1 = X- - Y2 = _T_ IJ sin (A + a) TT 25 Y' = Y1 + X2 = _T_ U cos (A + a) TT . qui sont les composantes de l'angle (A + a). 2) Dispositif selon la revendication 1, dans le.quel les moyens pour représenter l'angle (a) sous forme desdits signaux de temps comprennent : 30 - des moyens pour représenter l'angle (a) sous forme d'un nombre proportionnel à (a), - des moyens de référence pour produire un signal sinusoïdal de référence de période T, --des moyens d'horloge pour découper chaque période 35 du signal de référence en une pluralité d'impulsions, et, - des moyens de comparaison pour recevoir ces impulsions et les comparer au nombre représentatif de l'angle (a), lesdits signaux de temps étant produits comme résultat de cette comparaison. 70 26471 8 2096937 3) Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens pour représenter l'angle (a) sous forme numérique comprenant : - un générateur d'impulsions 5 - des moyens pour former un signal de signe repré sentatif du signe de variation de l'angle (a), et, - un compteur qui reçoit les impulsions dutit générateur et ledit signal de signe, ce compteur faisant la somme algébrique des impulsions d'après le signal de signe, ladite 10 somme constituant ledit nombre représentatif de (a). 4) Dispositif de surveillance magnétique comprenant un ensemble de correction recevant une information de cap gyroscopique et recevant d'un détecteur magnétique une information d'écart de cap, cet ensemble de correction étant apte à élabo- 15 rer, à partir de ces informations, un signal de sortie représentatif du cap gyroscopique corrigé de l'angle d'écart, caractérisé par le fait que l'ensemble de correction est un dispositif électronique statique selon la revendication 1, (A) représentant le cap gyroscopique et (a) représentant ledit écart. 20 5) Dispositif selon la revendication 4 et caractérisé en ce qu'il comprend : - un générateur d'impulsions, - un compteur qui reçoit lesdites impulsions ainsi qu'un signal de signe représentant le signe de variation dudit 25 écart, et qui totalise algébriquement lesdites impulsions d'après ledit signal de signe, - un comparateur qui compare le résultat du comptage effectué dans le compteur au comptage d'impulsions provenant d'un découpage de chaque période d'un signal de référence de 30 période T, le résultat de cette comparaison constituant lesdits signaux de temps. 6) Dispositif selon la revendication 5j caractérisé par le fait que ledit générateur d'impulsions est apte à envoyer des impulsions à une fréquence choisie parmi plusieurs fréquences 35 possibles et par le fait que le dispositif comporte des moyens de commutation permettant de choisir ladite fréquence. 70 26471 9 2096937 7) Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que ledit générateur est conçu pour envoyer des impulsions dont la fréquence correspond à une variation rapide de (a) comprise entre 10 et 50 degrés/seconde, de préfé- 5 rence comprise entre 15 et 25 degrés/seconde. 8) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que ledit générateur est conçu pour envoyer des impulsions dont la fréquence correspond à une variation lente de (a) comprise entre 0,5 à 4 degrés/minute, de pré- 10 férence comprise entre 1 et 2 degrés/minute. 9) Dispositif selon l'une des revendications à 8, caractérisé par le fait que ledit générateur est conçu pour envoyer des impulsions à une fréquence proportionnelle au sinus de la latitude. 15 10) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9» caractérisé par le fait qu'il comprend : - un modulateur qui reçoit lesdites tensions de sortie X' et Y' de l'ensemble de correction et les transforme en tension modulées avec la période de modulation T, 20 - un transformateur qui reçoit lesdites tensions modu lées pour délivrer par addition un signal correspondant ayant trois composantes à 120°, et, - des amplificateurs qui amplifient chaque composante pour la fournir d'une part au détecteur magnétique et, d'autre 25 part à au moins une sortie du dispositif.