Brevet FR2091894A1 — publié le 19710121

La présente invention concerne un asserviseement de très grande précision utilisant les techniques digitales de comptage. Bien que la présente invention soit décrite ici, appliquée à un standard de fréquence, il va de soi que ce nouveau dispositif peut entre également utilisé dans les asservissements de position, de vitesse, de couple etc...... La présente invention a pour but d'utiliser un dispositif étalonné fournissant un temps de base, avec une très grande précision et un oscillateur dont on veut réguler la fréquence. Cette fréquence désirée est affichée. Le temps nécessaire pour le comptage de cette fréquence est comparé avec le temps de base fourni par le dispositif étalonné. En sortie de cette comparaison, le signal qui apparait sert de signal de correction et agit en conséquence sur lloscilla- teur à asservir Désignons par Nc le nombre d'impulsions comptées, Na le nombre d'impulsions affichées, tc le temps de comptage des Nc impulsions et T le temps de base.Dans le cas où la fréquence oscillateur est plus grande que la fréquence désirée, lorsque le nombre d'impulsions comptées Nc sera égal à Na le temps tc sera inférieur au temps de base T. Inversement, si la fréquence oscillateur est plus basee que la fréquence désirée le temps tc sera supérieur à T. Après comparaison, une impulsion # = tc - T apparaîtra et servira de signal de correction pour abaisser ou augmenter la fréquence de l'oscillateur. Ce dispositif présente l'avantage que le signal d'erreur est toujours proportionnel à l'écart et un second avantage qui est que les corrections s1 effectuent à un rythme très rapide, rythme défini par le temps dcbase T délivré par le dispositif éta lonné. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexes donnes à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La figure i, représente un schcina synoptique du dispositif conforme à l'invention. La figure 2, montre les courbes des signaux pris en sortie de certains étages du dispositif représenté à la fig.1. A la figure 1, on a représenté un oscillateur étalon 1, ni peut être avantageusement pilot par un quartz oscillant à la fréquence (F). Âpres écrêtage et mise en forme en 2 du signal issu de l'oscillateur 1, un signal en créneaux attaque un diviseur de fréquence 3 de façon à obtenir en sortie de ce dernier, un signal de base temps représenté à la courbe a de la figure 2. Un deuxième oscillateur 4, que l'on désire asservir en fréquence, a son @@nal ee fo@@@e 1 3 pour être appliqué un compteur blnaire d@@i@al @. Au dessin, le compteur binaire décimal 6 est constitué de quatre décades en cascade donnant, par exemple, dans l'@rdr : l@ décade 7 a les ceiitaines de kilocycles, la décade 7 b les di@aines de kilocycles, la décade 7 c les kilocycles et la décade 7 d les ventailles de cycles. Un étage de prédétermination iS permet d'afficher, dans le systèine déeimal, 1 l fréquence désirée (f) qui est convertie dans le système binaire de façon à pouvoir effectuer une comparaison avec la fréquence de l'oscillateur 4. Cet étage de prédétermination 8 peut être formé par des sélecteurs à dix positions dont les commutations adéquates permettent d'exprimer directement en code binaire décimal la valeur de la fréquence désirée.Par exemple, quatre sélecteurs 9a, 9b, 9c, et 9d sur lesquels on affiche respectivement le nombre des centaines de kilocycles, le nombre des dizaines de kilocycles, le nombre des kilocycles et le nombre des centaines de cycles, fournissent par l'état de leurs quatre sorties la valeur de l'affichage décimal exprimée dans le code binaire décimal. La comparaison entre la fréquence de l'oscillateur 4 et la fréquence désirée, affichée sur l'étage de prédétermination 8, s'effectue dans des comparateurs 10a, 10b, 10c et 10 d. La première décade 7 a compte continuellement les impulsions arrivant de l'oscillateur 4 et ses sorties changent d'état à chaque impulsion nouvelle. Lorsque son état est identique à celui du selecteur 9a, le comparateur iOa transmet, pendant la durée de cet état, une impulsion à l'entrée 11a d'un détecteur d'écart de durée 12. Lorsque son état revient à O la première décade 7a envoie une impulsion à la seconde décade 7b qui conunence alors son comptage. De mêmes lorsque il y aura concordance dans le comparateur 10b entre l'état de la seconde décade 7b et celui du selecteur 9b, ledit comparateur 10b enverra une impulsion à l'entrée llb du détecteur d'écart de durée 12. Lorsque son état reviendra à zéro la seconde décade 7b enverra une impulsion à la troisième décade 7c qui commencera alors son comptage et ainsi de suite. Le détecteur d'écart de durée 12 indiquera que le nombre d'impulsions prédéterminées est atteint lorsque simultanément les comparateurs IOa, 10b, 10c, et 10d, enverront un état indiquant que la rédéter- uination de chacun est atteinte. La courbe b de la figure 2 montre le changement d'état du détecteur d'écart de durée 12 intervenant au bout d'un temps tcl qui est le temps de comptage des Nc impulsions délivrées par l'oseillateur 4 dans le cas où on a supposé que la fréquence dudit oscillsteur 4 est plus grande que la fréquence désirée (f), affichée sur l'étage de prédétermination 8. C'est à dire que le temps de comptage tcl est supposé inférieur au temps de base T, lorsque le nombre d'impulsions comptées Nc est égal au nombre d'impulsions prédéterminées Na. Un deuxième changement d'état a lieu à l'instant T fin du temps de base élaboré à partir de l'oscillateur étalon 1 dont le signal est représenté à la courbe a de la fig. 2. L'impulsion t4 - T - tc de largeur variable apparait dès la fin du temps de comptage tcl et dure jusqu'à la fin du temps de base étalon T. Cette impulsion de durée variable 6 , délivrée par le détecteur d'écart de durée 12 sur sa sortie 13a, après intégration en 14, agit sur l'oscillateur 4 pour modifier dans le sens convenable sa fréquence. Lorsque le temps de comptage tc1 est inférieur au temps de base T, ce dernier, en sortie 15 du détecteur d'écart de durée 12, est utilisé pour remettre tout le dispositif à zéro afin de recommencer une nouvelle comparaison entre la nouvelle fréquence délivrée par l'oscillateur asservi 4 et la fréquence affichée sur étage de prédétermination 8. Une seconde impulsion proportionnelle au nouvel écart, apparait dès la fin du nouveau temps do comptage tc2 et dure jusqu'à la fin du temps de base étalon T, et ainsi de suite. Nous voyons qu'ainsi, au cours de chaque comptage, la fréquence sera rattrapée et ceci quel que soit son sens de variation. En effet, supposant que la fréquence de l'oscillateur 4 soit inférieure à la fréquence désirée (f) affichée sur étage de prédétermination 8. Le temps de comptage tc3 est supérieur au temps de base T. Le détecteur d'écart de durée 12 subit un premier changement d'état qui intervient à la fin du temps de base T et un second qui a lieu à la fin d-u temps tc3 de comptage des Nc impulsions délivrées par ltoscillateur 4. Lorsque Nc est égal à Na, nombre d'impulsions prédéterminées, l'impulsion de largeur variable g3 = tcj T apparait dès latfin du temps de base T et dure jusqu'à la fin du temps de comptage tc3. Cette impulsion sortant en 13b (sortie fréquence plus basse) après intégration en 14, agit sur l'oseillateur 4 pour modifier dans le sens convenable sa fréquence. Dans ce cas, lorsque le temps de comptage tc3 est supérieur au temps de base T, courbe c de la fig. 2, l'impulsion de base T apparait alors que le comptage tc3 ntest pas terminé et la remise à zéro du dispositif n'est pas déclenchée comme précédemment par ladite impulsion T, mais par l'impulsion tc3, de façon à pouvoir terminer la séquence de comptage et recommencer alors une seconde comparaison et ainsi de suite. il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, nullement limitatif et qu'il est possible d'y introduire des modifications de détail, sans pour cela, -alt > rer la présente invention. C'est ainsi, que pour un asservissement de vitesse d'un axe tournant, l'oscillateur asservi 4 est remplacé par un détecteur de vitesse entratné par ledit axe. Ce détecteur délivre des impulsions proportionnellement à sa vitesse, il peut titre avantageusement réalisé par un disque codé dont la piste est explorée par une cellule photoélectrique, on règle l'étage de prédétermination 8 pour obtenir un état correspondant à la vitesse désirée. REVENDICATIONS 10/ Dispositif capable d'asservir avec une-grande précision la position, la vitesse, le couple, la fréquence, etc..,dlun objet, caractérisé par le fait que cet asservissement utilise les techniques digitales de comptage, 20/ Dispositif selon la revendication 1, appliqué à un standard de fréquence, caractérisé par le fait qu'un dispositif compte les impulsions délivrées par l'oscillateur à asservir jusqu'au moment où le nombre d'impulsions comptées est égal au nombre d'impulsions désirées et que la différence entre le temps tc nécessaire au comptage de ces impulsions, et le temps T de base étalon, définit une impulsion d'amplitude constante et de durée variable qui sert de signal de correction pour abaisser ou augmenter la fréquence délivrée par ltoscilla- teur à asservir. 30/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les impulsions délivrées par l'oscillateur, après remise en forme, sont comptées dans un compteur binaire décimal, que le nombre d'im- pulsions désirées est affiché, dans le système décimal, sur un étage de prédétermination et que l'état des sorties dudit étage de prédétermination ou--mémoire cablée définit,dans le code binaire décimal, ce nombre d'impulsions désirées. 4#/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un comparateur délivre un signal à un détecteur d'écart de durée lorsque le nombre d'impulsions prédéterminées est atteint, c'est à dire, lorsque l'état du compteur binaire décimal est identique a l'état de l'étage de prédétermination. Ledit détecteur d'écart de durée délivrant un signal de durée variable apparaissant des la fin du temps de comptage et durant Jusqu'à la fin du temps de base étalon fourni par un oscillateur étalon, ou vice versa, suivant que le temps de comptage est inférieur ou supérieur au temps de base étalon. 55; Dispositif selon les revendications 2 et 42 caractérisé par le fait que le signal de durée variable qui sert de signal de correction, après intégration, agit sur l'oscillateur à asservir pour mo modifier dans le sens conve-eoIe a fréquence de son signal de sortie 6,/ Disposicif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu:à la f;irl de chaque comptage, le dispositif est remis à zero afin de recommencer une seconde comparaison et ainsi de suite. Le signal de remise à séro est le signal de temps de base étalon pris à l'instant T si la frèquemece de 1 oscillateur à asservir est supérieure a la fréquence désirée ou il est le signal de temps de comptage pris à l'instant to si la fréquence de l'oscillateur à asservir e@t infé rieure a la fréquence désirée. 7 / Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que pour un asservissement de vitesse l'oscil@ateur à asservir est remplacé par un détecteur de vitesse délivrant des impulsions proportionnellement à la vitesse de l'organe à asservir sur lequel ledit détecteur est monté.