Brevet FR2067003A1 — publié le 19710813

1. 2067003 La présente invention est relative à la signalisation du déplacement angulaire du rotor d'un émetteur synchrone ou résol-veur autour d'un axe . Suivant l'invention, on obtient à partir d'un émetteur 5 synchrone ou résolveur, de s signaux cycliques qui varient comme (sin 0 sinto»t) et (cos 0 sint^t), respectivement, dans lesquels 0 est l'angle de l'arbre du rotor et Dans le mode de réalisation préféré de l'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, on prévoit des circuits d'échantillonnage et de maintien pour échantillonner périodiquement chacun des deux signaux cycliques à des points correspondants de 25 différents cycles du signal et pour maintenir les niveaux de signaux échantillonnés, et des moyens pour découper les deux échantillons de signal respectivement avec deux sigiaux à fréquence égale et en quadrature de phase . Il est avantageux d'utiliser un générateur d'impulsions à haute fréquence et un diviseur pour JO obtenir les signaux de découpage en quadrature de phase, ce générateur d'impulsions pouvant également être utilisé avec un compteur et une porte commandée par la sortie du comparateur pour obtenir une représentation numérique de l'angle de l'arbre du rotor . L'invention peut être appliquée particulièrement avantageu-35 sement dans un aéronef dans lequel il est nécessaire d'obtenir une indication à distance des positions angulaires de nombreux indicateurs et dans lequel il est souhaitable que ces positions soient traitées par un système résolveur unique . L'appareil qui est construit suivant l'invention peut être agencé de manière à per-40 mettre le multiplexage de nombreux émetteurs synchrones dans un 70 39858 2. 2067003 appareil résolveur électronique unique . L'utilisation des techniques numériques pour réaliser le déphasage et pour engendrer les signaux en quadrature de phase permet d'obtenir des vitesses très élevées. Un seul appareil suivant l'invention peut être utilisé pour trai-5 ter de nombreux signaux de sortie à résolveurs, et dans ce cas, le temps requis pour que les signaux transitoires indésirables diminuent et pour que l^ésolveur puisse donner une mesure vraie de la position angulaire, est très important . Ce temps détermine la vitesse à laquelle un groupe de sortie peut être traité et 10 mis hors circuit ensuite pour permettre à un autre groupe de signaux d'être introduit . A titre. drexemple, l'invention peut être utilisée dans un équipement d'enregistrement lors des accidents d'avions . Dans un mode de réalisation préféré de l'appareil suivant 15 l'invention, on utilise un transformateur de Scott pour engendrer un premier signal proportionnel à la différence en amplitude de deux phases de sortie du stator, ce signal étant une fonction du sinus de l'angle du rotor et du sinus de l'angle de phase de la tension d'entrée du rotor , le transformateur engendrant en outre 20 un signal à partir de la troisième sortie de phase du stator, le second signal étant une fonction du cosinus de l'angle du rotor et du sinus de l'angle de phase de la tension d'entrée du rotor . D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . 25 Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : la Pig. 1 montre un schéma simplifié de l'appareil suivant l'invention ; la Fig. 2 est un diagramme vectoriel de la sortie du résolveur ; la Pig. 3 montre la moitié d'un filtre passe-bas utilisé dans 30 le circuit de la Fig. 1 ; l'a Fig. 4 montre de façon schématique un agencement utilisant l'invention dans un appareil pour enregistrer la variation des •positions angulaires d'un certain nombre d'arbres . On se réfère maintenant à la Fig. 1, sur laquelle on voit 35 que les trois signaux S-^, S2 et S^ (voir Fig. 2) sont appliqués à un transformateur 4 qui est connecté suivant le montage de Scott, Un tel transformateur produit une sortie correspondant au vecteur A de la Fig. 2 et un^seconde sortie proportionnelle à la différence entre les vecteurs B et C de la Fig. 2 . Ces deux signaux de sortie 8AD ORIGINAL 70 39858 3. 2067003 sont appliqués à des circuits 6 et 7 d'échantillonnage et de maintien . Ces derniers dérivent leurs signaux de commande d'échantillonnage d'un générateur d'impulsions 8 alimenté par un circuit 9 de déclenchement de Schmitt qui, à son tour, reçoit des 5 signaux de référence provenant de bornes R-^ et . Lorsque le signal de référence est à sa valeur maximale ou près de cette valeur, le générateur d'impulsions provoque le déclenchement des circuits 6 et 7 qui emmagasinent les valeurs instantanées de leurs signaux d'entrée . Les échantillons de signal des circuits 6 et 7 10 sont des tensions continues dont les amplitudes sont respectivement des fonctions de (cos 0 simJt) et (sin 0 sintOt), relations dans lesquelles 0 est l'angle de l'arbre du rotor etCô, la fréquence angulaire de l'alimentation de celui-ci . Par conséquent, les amplitudes des échantillonnages sont constantes et sont dans un 15 rapport l'une par rapport à l'autre de cos 0 /sin 0 . Les échantillons de signaux sont ensuite appliqués aux circuits de découpage 10 et 12 . On décrit maintenant la production des signaux de découpage . Un générateur 14 à haute fréquence engendre un signal de 5 MHz 20 et applique ce signal à une chaîne de division 16 dont la sortie est constituée par un train d'impulsions à une fréquence de 10 KHz. Ces impulsions sont appliquées directement à un premier générateur d'impulsions 18 et par l'intermédiaire d'un inverseur 20, à un deuxième générateur d'impulsions 22 . Le signal apparaissant aux 25 sorties des générateurs d'impulsions 18 et 22 sont par conséquent en opposition de phase . Ces deux signaux sont appliqués à des diviseurs 24 et 26 binaires à étage unique respectivement, les sorties de ces étages étant constituées par des signaux à 5 KHz qui sont en quadrature de phase, c'est-à-dire qu'ils ont une 30 différence de phase de 90° . Ces tifeux signaux sont appliqués aux découpeurs 10 et 12 pour découper les échantillons de signal à une fréquence de 5 KHz . Des formes d'onde rectangulaires à 5 KHz dont le rapport toit ou rien est égal à l'unité, apparaissent aux sorties des circuits de découpage 10 et 12 . Ces formes d'onde 35 ont des amplitudes modulées en fonction des amplitudes échantillonnées des circuits 6 et 7, autrement dit en fonction de sin 0 et Vm cos 0 ; elles sont en quadrature de phase en raison de la relation de phase des signaux de découpage . L'analyse de ces deux formes d'onde rectangulaires à 5 KHz 70 39858 4. 2067003 démontre que les composantes fondamentales peuvent être exprimées mathématiquement par les relations : V sin 0 sin^Jnt m et V cos 0 cos£Jnt, m ^ 5 dans lesquelles n est la fréquence de découpage . Les termes sin£Jnt et cos^nt se produisent puisque les composantes fondamentales des formes d'ondes de commutation sont sintjnt et cos^ nt en raison de la quadrature 4e phase qui existe"dans les forme dronde de commutation obtenues de.façon. 10 numérique . Les signaux découpés sont appliqués à un amplificateur de sommation.28 . Lorsque les deux formes d'onde rectangulaires en quadrature de phase et modulées én amplitude sont additionnées, le signal qui en résulte a une composante fondamentale qui est la somme 15 des deux fondamentales des formes d'onde rectangulaires d'entrée de l'amplificateur de sommation, c'est-à-dire que la sortie de ce dernier a une composante fondamentale qui peut être exprimée mathématiquement par la relation ; Vm sin {Û nt + 0) . 20 La sortie de l'amplificateur .de sommation passe à travers un filtre passe-bas 30 ayant une fréquence limite supérieure située juste au-dessus de 5 KHz, ce filtre extrayant la composante fondamentale . La composante fondamentale de la forme d'onde de commutation 25 de basé est égale à V_ sinCj nt . "" , m Par conséquent, il est possible d'obtenir à partir de ces formes d'onde deux trains d'impulsions qui peuvent être .utilisés respectivement pour faire démarrer et pour arrêter un compteur 30 qui compte les impulsions d'horloge à 5 MHz et ainsi établir un compte proportionnel à 0, c'est-à-dire proportionnel à l'angle du rotor . Pour effectuer cette comparaison entre les deux formes d'onde fondamentales, la sortie du filtre 30 est appliquée à un circuit 35 basculeur de Schmitt 32 réagissant au passage à zéro . La sortie du basculeur commande un générateur d'impulsions 34 qui, à son tour, applique un signal à l'une des bornes d'un circuit bistable 36 . Le signal de référence de découpage ou de commutation est appliqué à l'autre borne du circuit bistable et obtenu à partir 70 39858 5. 2067003 d'un générateur d'impulsions 38 qui est connecté à la sortie à 5 KHz du circuit 24 . Ce signal est constitué par des impulsions brèves à formes d'onde rectangulaires et à fréquence de 5 KHz . L'impulsion engendrée dans le circuit bistable a une durée 5 qui varie aveoi'angle 0 du rotor . Ce signal commande une porte ET 40, l'autre entrée de cette dernière recevant des impulsions à 5 MHz du générateur 14 à haute fréquence . Les impulsions à haute fréquence qui sont passées par la porte 40 sont appliquées à un compteur 42 dont le contenu est appliqué à un registre de 10 sortie 44 . Le circuit 30 comprend deux filtres passe-bas reliés en série, du type montré sur la Pig. 3 . Le filtre comprend un amplificateur différentiel 46 et, pou?un fonctionnement à 400 Hz, les valeurs des composants sont les suivantes : condensateur 45 - 0,0047yU,F ; 15 condensateur 47 - 0,047y£tF j résistance 48 - 15 K.Q.; résistances 49 et 50 ; 45 KSI; et résistance 51 - 37*5 K^. Ce filtre a un temps de rétablissement très court . On utilise deux filtres de ce genre en série en raison du fait qu'un filtre unique a un pouvoir d'élimination limité . 20 Sur la Fig. 4, un certain nombre d'émetteurs 50, 52 et 54 sont reliés à un multiplexeur 56 qui, à son tour, relie chaque émetteur synchrone à un bloc 58 représentant l'appareil de la Pig. 1 . La sortie de l'appareil de la Pig. 1 est appliquée à un enregistreur 60 dont le fonctionnement est synchronisé- avec la sélection des 25 émetteurs synchrones au moyen d'un signal provenant du multiplexeur 56 par l'intermédiaire de la ligne 62 . L'appareil décrit permet d'obtenir des vitesses de lecture élevées . L'utilisation de techniques numériques pour produire le déphasage de 90° joue un grand rôle pour l'obtention de ces vitesses 30 élevées . L'horloge à vitesse élevée et la chaîne de division fonctionnant en continu . Par conséquent, lorsqu'un des émetteurs synchrones est mis hors circuit et l'émetteur suivant est mis en circuit, les circuits de déphasage n'ont pas besoin de temps pour se rétablir comme ce serait le cas pour des circuits de déphasage 35 analogiques . Le temps de rétablissement du système est déterminé par le filtre passe-bas qui extrait la fondamentale du signal de référence découpé et la sortie de l'amplificateur de sommation . Ce temps est inférieur à 20 cycles de la fréquence de découpage, ce qui, pour une fréquence de découpage de 5 KHz revient à une 70 39858 2067003 valeur inférieure à 4 millisecondes . Après une commutation sur une nouvelle source synchrone, le comptage est inhibé pendant 4 millisecondes pour permettre le rétablissement . L'inhibition peut être réalisée au moyen d'un circuit monostable déclenché soit 5 lorsque le multiplexeur commute vers une nouvelle entrée, soit lorsque les circuits d'échantillonnage et de maintien sont mis à jour . 0,5 milliseconde plus tard, au plus, lorsque cette inhibition est éliminée, un compte proportionnel à l'angle est disponible . Ce compte peut être lu dans le registre et mis à jour 10 toutes les 200 millisecondes, jusqu'à ce qu'un nouvel émetteur soit mis en circuit . Les circuits peuvent être fabriqués avantageusement sur des cartes enfichables à circuits imprimés . De plus l'appareil tel que décrit ci-dessus permet d'obtenir 15 une précision de haut niveau, même en présence de variations considérables de llamplitude du signal qui excite l'enroulement du rotor d'un émetteur synchrone, ou d'une variation de plus ou moins 10 % de la fréquence d'alimentation de l'enroulement du rotor de l'émêtteur ou encore d'une distorsion d'harmonique de 10 % de 20 la fréquence d'alimentation du rotor ♦ 70 39858 7. 2067003 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la signalisation, du déplacement angulaire du rotor d'un émetteur ou résolveur autour d'un axe, caractérisé en ce qu'il consiste à dériver à partir de l'émetteur synchrone 5 ou résolveur des premier et second signaux .cycliques variant comme (sin 0 sin wt) et (cos 0 sin eut) respectivement, dans lesquels 0 est l'angle de l'arbre du rotor et m la fréquence angulaire de la tension d'alimentation, à dériver à .partir du premier signal une première: série d'impulsions ayant une fréquence donnée et une 10 amplitude représentant l'amplitude de crête du premier signal cyclique, à dériver à partir du second signal cyclique une seconde série d'impulsions qui ont ladite fréquence donnée et une amplitude représentant la valeur de crête du deuxième signal cyclique, la seconde série d';impulsions étant en quadrature de phase avec la 15 première série, à dériver à partir des première et seconde série .. d'impulsions un signal qui. est une fonction de ( Wn-t- + 0), où n est ladite fréquence d'impulsions, et à comparer -le signal qui est. fonction de (û)nt. + 0) avec un signal dçfcéférence de phase à la fréquence n afin d' obtenir une indication de l 'angle. 0 de 20 l'arbre du rotor . 2. Procédé suivant la revendicationl, caractérisé en ce que lesdites séries d'impulsions sont obtenues en échantillonnant chacun des premier et second signaux en des points correspondants de différents cycles du signal, à dériver à partir de l'échantillon 25 du premier signal une première série d'impulsions qui ont une fréquence donnée et une amplitude représentant le niveau d'échantillonnage du premier signal et à dériver pour chaque échantillon de second signal une seconde série d'impulsions à ladite fréquence donnée et ayant une amplitude qui représente le niveau d'échantil-30 lonnage du second signal, et en ce que les première et seconde série d'impulsions sont combinées afin d'obtenir le signal qui est une fonction de (cont + 0) . 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivaniyia revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour 35 dériver à partir d'un émetteur synchrone ou résolveur deux signaux cycliques qui varient comme (sin 0 sintot) et (cos 0 sin t), respectivement, dans lesquels 0 est l'angle de l'arbre du rotor et Cu , la fréquence angulaire de la tension d'alimentation, des premiers moyens de traitement de signal pour dériver à partir du 40 premier signal cyclique une première série d'impulsions qui ont une 70 39858 8. 2067003 fréquence donnée et une amplitude égale à la valeur de crête du premier signal cyclique ; des seconds moyens de traitement de signal pour dériver à partir du second- signal cyclique une seconde série d'impulsions qui ont la même fréquence donnée et une 5 amplitude égale à la valeur de crête du second signal cyclique, la seconde série d'impulsions étant en quadrature de phase avec la première série d'impulsions, des troisièmes moyens de traitement de signal pour combiner les première et seconde séries d'impulsions et pour dériver à partir de la combinaison un 10 signal qui est une fonction de (60nt + 0), où n est la fréquence d'impulsons, et des moyens pour comparer le signal qui est une fonction de (OJnt+ 0) avec un signal de référence de phase à la fréquence n pour obtenir l'indication de l'angle 0 de 1'arbre du rotor . 15 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits premier et second moyens de traitement de signal comprennent chacun un circuit d'échantillonnage et de maintien pour échantillonner périodiquement les deux signaux cycliques en des points correspondants 25 5- Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour dériver les deux signaux périodiques à fréquence égale et en quadrature de phase comprennent un générateur d'impulsions à haute fréquence et un moyen diviseur de fréquence . 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce 30 qu'il comprend , afin dé fournir une représentation numérique de l'angle de l'arbre du rotor, ledit générateur d'impulsions à haute fréquence,un compteur et une porte qui est sensible au résultat de la comparaison afin de commander l'intervalle pendant lequel les impulsions issues du générateur sont appliquées au compteur . 35 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens pour dériver les deux signaux cycliques comprennent un transformateur de Scott . 8. Equipement de signalisation ou d'enregistrement de données, comportant un appareil suivant l'une quelconque des 70 39858 9. 2067003 revendications 5 à 7» caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de multiplexage pour relier successivement différents émetteurs synchrones ou résolveurs audit appareil .