Brevet FR2105114A1 — publié le 19720428

L'invention concerne un dispositif électronique effectuant la règle de trois, ctest-à-dire fournissant le produit algébrique d'une grandeur électrique par le quotient de deux autres grandeurs: ( = k gl où k est un coefficient et où X, Y, et Z, sont trois grandeurs connues, qui peuvent être variables et qui peuvent être de signes quelconques. De façon plus précise, le dispositif selon l'invention procède par échantillonnage : il travaille selon une succession de brefs cycles, et pendant chaque cycle il effectue le calcul de S sur les valeurs instantanées de I, Y et Z, et fournit sur sa sortie la tension S qutil maintient à sa valeur calculée jusqu'à obtention de la nouvelle valeur calculée pendant le cycle suivant. Dans llétat actuel de la technique connue, le susdit processus peut bien entendu entre réalisé par un multiplieur et un diviseur, mais cette lourde méthode manque de souplesse d'utilisation ; il a déjà été proposé d'employer des circuits ayant pour base la semimodulation de fréquence, mais ce procedé n'a pas une précision et une bande passante suffisantes et ces circuits sont sensibles aux variations de température et de tension d'alimentation. L'invention a pour but d'éliminer les susdits inconvénients. Succinctement, le dispositif selon l'invention utilise, à chaque cycle de calcul, un signal (2) À = aX proportionnel à la grandeur X du numérateur de S dans l'équation (i), une tension (3) B = bYt proportionnelle à la grandeur Y du numérateur de S et au temps t, et un signal (4) C = cZt proportionnel à la grandeur Z du dénominateur de S et au temps t le dispositif selon 11 invention détermine l'instant t e auquel les deux signaux À et C sont égaux, donc aX (5) t e - cZ et envoie la tension B, qui a alors la valeur (6) B = abXl cZ sur sa sortie, et maintient cette valeur 3e sur la sortie jusqu'au cycle de calcul suivant : la tension 3e est proportionnelle à la tension S, et peut lui autre égale par choix et/ou réglages des paramètres a, b, c, et/ou amplification classique. L'invention et ses dispositions, ainsi qu'une exécution de l'iz vention, seront décrites en se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs La figure 1 est un graphe de principe montrant les tensions S et A, B, C en fonction du temps t pour illustrer le susdit principe de l'invention La figure 2 est le schéma-blocs d'une exécution de l'invention Les figures 3 et 4 sont des graphes montrant le signal de déclenchement D lorsque le signal Z est négatif (figure 3) ou positif (figure 4) La figure 5 est un graphe montrant, selon l'invention, la compensation d'un retard dû en particulier à la durée de l'impulsion de déclenchement La figure 6, analogue à la figure 2, est un schéma-blocs d'une autre exécution de l'invention La figure 7 est le schéma de principe d'une réalisation de l'invention généralement conforme à l'exécution selon la figure 2. Avec référence à la figure 1 : ce graphe de principe illustre le principe de l'invention, avec en abscisses le temps t et en ordo nées les tensions et signaux S, A, B, C ; comme déjà énoncé, le si- gnal C = cZt est comparé au signal À = ai : à leur égalité, c'est à-dire au temps te, la tension B = bYt prend la valeur Be Z On décrira maintenant une exécution de l'invention.Dans cette exécution, on choisit et règle à égalité les deux paramètres b et c (comme décrit plus loin), si bien que B e = a . z : on notera que ceci ne constitue pas une restriction à l'emploi de l'invention, le signal B pouvant toujours être amplifié par l'un des moyens clas e siques, jusqu'à la valeur désirée S = k z o Avec référence à la figure 2, qui est le schéma-blocs d'une exécution de l'invention : la tension Z est appliquée à l'entrée d'un intégrateur 1, remis à zéro au début de chaque cycle de durée T par une base de temps, par exemple une horloge 2 ; en prenant pot origine des temps de chaque cycle le début de ce cycle, le signal de sortie de l'intégrateur 1 est donc cZt un sommateur 3 lui ajoute le signal Z et fournit sur sa sortie le signal (7) C = Z + cZt On peut par exemple (car ce n'est pas nécessaire), prévoir et régler l'intégrateur 1 de façon que C=-IC en ce cas le signal C, pendant le cycle de durée T, varie linéairement depuis +Z (pour t = o) à -Z (pour t = T), comme représenté figure 3 et 4. La tension X est appliquée à l'entrée d'un amplificateur 4, de gain a, dont le signal de sortie est (2) À = aX Les signaux C et À sont appliqués au=- entrées d'un comparateur de tensions 5, dont le signal de sortie D prend l'une ou l'autre de deux valeurs selon que le signal C est plus grand ou plus petit que le signal A. Par conséquent, lorsque le signal C varie de +Z à -Z, le comparateur 5, à condition que le signal constant A = aX soit compris entre -Z et +Z, bascule au début de claque cycle (t = o), au temps te, et à la fin du cycle (t = +T): si 7 est négatif (figure 3), le signal C croit et le front utile en t = t e du signal de sortie D est ascendant, et si Z est positif (figure 4) le front utile est descendant.Dans le cas, le plus général, où Z peut changer de signe, le choix du front utile est effectué, zip fonctionriu signe de 4 par un comparateur de tensions 6 (figure 2) recevant le .signal Z ce comparateur 6 peut être supprimé si le signal Z est au contraire toujours de meme signe.Les deux comparateurs 5 et 6 commandent un générateur d'impulsion 7, qui fournit sur sa sortie une impulion E à l'instant t = t e pour lequel C = A , donc Z + cZt e = aX ou (9) te - aX - Z La tension Y (de façon analogue à la tension Z) est appliquée à un intégrateur 8, avec remise à zéro par l'horloge 2, fournissant une tension bYt et à un sommateur 9 fournissant une tension (10) B = Y + bYt De préférence (mais non nécessairement), les intégrateurs 1 et 8 sont prévus pour avoir le même gain,c'est-à-dire b = c, et alors (il) B = Y + cYt 2 Comme déjà indiqué, on peut, par exemple, prendre b = c = - 2 , comme représenté figures 3 et 4 ; alors les signaux B e C s'annu lent simultanément pour t = T au milieu du cycle. 2 Un circuit logique i 10, avec une entrée de déblocage recevant l'impulsion X, avec une entrée relevant la tension B, transmet sur Sa sortie et 1 l'y maintient ensuite, la tension B à l'instant t de lìmpulsion E, donc la tension S = B = Y + cY + ai - Z e donc XY (12) S - a Z Dans la réalisation du dispositif qui vient d'être décrit, il est cair que la durée des impulsions de remise à zéro fournies par l'horloge 2 ne modifie pas le fonctionnement décrit ç par contre les temps de réponse du comparateur 5 et du générateur d'Impulsion 7, la durée de l'impulsion E, et la durée de la réponse du circuit logique 10, forment ensemble un retard r qui modifie le signal S en y remplaçant te par (te + r) dans l'équation (9) ci-dessus (figure 5). L'invention prévoit la correction de ce retard, en remplaçant, à ltentrée du sommateur 9, le signal Y par un signal amplifié Y1 = Y (1 - br) ; le sommateur 9 fournit alors un signal modi fié B1 = Y (1 - br) + bYt = Y (1 - br + bt) ainsi au temps (te + r) le signal B1 devient B1,e = Y[1 - br + b (te + r)J = Y [1 + bte] = 3e et l'on obtient encore, comme désiré, S = a selon l'équation (12). On notera que > selon ce qui précède, la fin de chaque cycle, esest-i-dire le laps de temps te conséquen- ce, l'invention prévoit, en variante du fonctionnement selon une succession de cycles de durée constante T choisie à priori un fonctionnement selon une succession de cycles se terminant chacun aussitot après que t = teO il suffit à cet effet, de supprimer l'horloge 2, et, (figure 6), de prévoir un circuit à retard 11, commandé par l'impulsion E du générateur 17, et commandant les remises à zéro des intégrateurs 1 et 8. il est évident que > pour réduire encore la durée (un peu supérieure à te) de chaque cycle, il y a alors inté rêt d'après l'équation (9) à diminuer l'amplification a et augmen- ter le gain c. On décrira maintenant, en se référant à la figure 7 qui en donne le schéma de principe, une réalisation de l'invention conforme, dans ses lignes principales, à l'exécution décrite en se réfé- rant à la figure 2. Les sommateurs 3 et 9 sont constitués chacun. par un réseau de résistances, et l'amplificateur 4 par un pont diviseur ; le générateur d' impulsion 7 est constitué par un comparateur et deux réseaux de dérivation dont l'un est bloqué par le si- gnal de sortie du comparateur 6. La durée T de chaque cycle est ré glée par le condensateur ajustable 21 de l'horloge extrê- mes sont de meme signe il est commode d'étendre ce domaine jusqu'à zéro.Si la grandeur Z peut changer de signe, on rend égales les durées des deux impulsions E de sens opposés, en réglant la résistance 71 du générateur 7. On applique aux entrées, pour X la valeur 0, pour Y la plus grande en valeur absolue des deux limites de son domaine de variation, et pour Z la plus grande en valeur absolue des deux limites de son domaine de mriations ; on règle le gain de l'intégrateur 8, au moyen de la résistance 81, de manière que S = Os ceci assure simultanément l'équilibrage des deux voies d'intégration et la compensation en -brY. On applique à l'entrée X la plus grande en valeur absolue des deux limites de son domaine de variation et on règle le gain du circuit logique 10, par la résistance 101, pour obtenir le coefficient k désiré. À titre purement indicatif, la Demanderesse a obtenu des résultats satisfaisants, pour une durée T de 2,5 ms (il s'agissait d'un équipement embarqué à bord d'un avion, où la fréquence 400 Hz était bien entendu disponible et convenait aux phénomènes mesurés par X, Y, Z) - en 12, 82 et 102, des transistors à effet de champ du type disponible sur le marché sous la dénomination 2N 3972 - en 13, 83 et 103, des amplificateurs opérationnels du type disponible sur le marché sous la dénomination 1M 207 - en 23, 53, 63 et 73, des amplificateurs opérationnels du type disponible sur le marché sous la dénomination À A 709 - en 104, un amplificateur opérationnel du type disponible sur le marché sous la dénomination lM 202. Les acceptances en X, Y, et Z étaient de - 10 V, et l'erreur maximale de sortie de -+ 10 mV. le signal S était : S = - 0,1 . xY I1 est précisé que la susdite fréquence 400 Hz nta aucun carac tère limitatif : les circuits décrits fonctionnent aussi bien, tels quels, par exemple à 50 Hz, et, moyennant des appropriations classiques, à des fréquences par exemple de l'ordre de 1 MHz. REVENDICATIONS 1.- Dispositif électronique fournissant le produit algébrique d'une grandeur électrique par le quotient de deux autres grandeurs, travaillant selon une succession de cycles pendant chacun desquels il établit puis maintient sur sa sortie le signal désiré, caractérisé en ce que, à chaque cycle il utilise un signal À = aX proportionnel à la grandeur X figurant au numérateur du signal désiré S, une tension B = bYt proportionnelle à la grandeur figurant au numérateur de S et au temps t, et un signal C = cZt proportionnel à la grandeur Z figurant au dénominateur de S et au temps t, et en ce que, à l'instant t e pour lequel les deux signaux À et C sont égaux, il envoie sur sa sortie la tension instantanée B e de B et lty maintient jusqu'au cycle suivant. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coefficients b et c sont égaux. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un intégrateur 1 remis à zéro au début de chaque cycle et reoevant la tension Z, un sommateur 3 recevant la tension Z et le signal de sortie de l'intégrateur 1 et fournissant le signal C, un amplificateur 4 recevant la tension X et fournissant le signal i, un comparateur 5 recevant les signaux A et C et fournissant à leur égalité A = C un signal D, un comparateur 6 recevant le signal Z, un générateur d'impulsion 7 commandé par les comparateurs 5 et 6 et fournissant une impulsion E audit instant te, un intégrateur 8 remis à zéro au début de chaque cycle et recevant la tension Y, un sommateur 9 recevant la tension Y et le signal de sortie de l'intégrateur 8 et fournissant la tension B, un circuit logique 10 recevant la tension B et, lorsque débloqué par l'impul sion E, transmettant à sa sortie la tension B et l'y maintenant e jusqu'au cycle suivant, et des moyens assurant lesdites remises à zéro. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une horloge 2, fournissant des impul sions à intervalle constant 2. (Figure 2) 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce 2 que b c n- T 6.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un circuit à retard 11, commandé par ladite impulsion E. (Figure 6) 7.- Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caracté- risé en ce que, la tension Z étant de signe invariable, le compara- teur 6 est supprimé. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 3 8 7, carac térisé en ce que le retard r de fonctionnement est compensé par l'application au sommateur 9, au lieu de la tension Y, d'une tension amplifiée Y1 = Y (1 - br)O