Brevet FR2064124A1 — publié le 19710716

la présente invention est relative à un appareil destiné à fournir des signaux de vitesse numériques et plus particulièrement à un appareil associé à un détecteur de paramètre destiné à fournir des signaux numériques correspondant à la vitesse de modifica-5 tion du paramètre. Dans le passé, les signaux correspondant par exemple à la vitesse à laquelle varie l'altitude d'un avion ont été obtenus en mesurant les variations de pression atmosphérique pendant un intervalle de temps donné ou en mesurant le temps correspondant à une 10 variation de pression donnée. La difficulté principale provient du fait que la période de temps ou la variation prédéterminée doit être suffisamment grande pour permettre d'en tirer des conclusions appropriées et une précision suffisante puisqu'un petit intervalle de temps ou une petite variation limite la précision. 15 la présente invention évite ces inconvénients en engendrant directement un signal de vitesse de variation de paramètre conduisant à un appareil ayant un pouvoir de résolution et me précision améliorés. la présente invention considère un générateur de vitesse de 2Q variation d1 un paramètre incorporant un transducteur et un circuit de rejet du signal en quadrature répondant au signal en provenance du transducteur pour fournir un signal d'erreur, le signal d'erreur est mis en condition et appliqué à un oscillateur commandé en tension qui fournit un signal de sortie sous la forme d'un train d'im-25 pulsions ayant une fréquence prédéterminée. les impulsions sont appliquées à un diviseur de fréquence pour fournir un train d'impulsions à une autre fréquence plus basse. Ces dernières impulsions sont transmises par un chemin de réaction au transducteur, lorsque le signal,d'erreur augmente, le transducteur est amené à réduire 30 le signal d'erreur à une vitesse plus grande si bien que le signal à la sortie de l'oscillateur correspond à la vitesse de variation du paramètre, le train d'impulsions à la sortie de l'oscillateur est converti en une quantité numérique en l'acheminant vers un compteur et un registre d'emmagasinage pendant un intervalle de temps 35 déterminé et à la fin de chaque intervalle de temps le registre fournit un mot numérique correspondant à la vitesse de variation du paramètre. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet, 40 on se reportera aux dessins joints dans lesquels: 70 35493 2 2064124 - la figure 1 est un schéma bloc représentant un générateur suivant l'invention ; - la figure 2 représente un schéma électrique de réalisation du conditionneur de tension de la figure 1 ; 5 - la figure 3 représente un schéma électrique de réalisa tion de l'oscillateur de la figure 1 et, - la figure 4 représente un schéma électrique de réalisation du sélecteur de phase de la figure 1 . A la figure 1 on voit un .détecteur de pression 2 d'un 10 type utilisé pour mesurer l'altitude d'un avion et comportant un transducteur 3, un circuit de rejet du signal en quadrature 4, un détecteur d'amplitude 6, un détecteur de polarité 57, un compteur 8 et lin circuit de contre-réaction 5 reliant le compteur 8 au transducteur 3. 15 Pour les besoins de la présente invention, il suffit de dire que le transducteur 3 incorpore un diaphragme approprié et un résolveur pour détecter les variations de pression atmosphérique en rapport avec l'altitude d'un avion et pour fournir un signal d'erreur analogique correspondant à la différence entre la pression 20 détectée et le train d'impulsions numérique à la sortie du compteur-le signal analogique est converti en impulsions par le compteur. Ce signal analogique est appliqué au compteur 8 par l'intermédiaire du circuit de rejet du signal en quadrature 4 et des détécteurs asso-- ciés di'amplitude 6 et de polarité 7. 25 le compteur 8 est relié par l'intermédiaire du circuit de réaction 5 au transducteur 3 comme on l'a déjà dit et le signal d'erreur de ce dernier s'annule lorsque le signal à la sortie du compteur correspond à la pression détectée, la valeur zéro du signal d'erreur est définie par une paire de tensions de référence et le 30 comptage est interrompu lorsque l'amplitude du signal d'erreur est comprise entre ces deux valeurs. le circuit de rejet du signal en quadrature 4 est connecté à un circuit de mise en condition 10 de la tension et de là à un oscillateur 12 commandé en tension, le circuit de mise en condition 35 10 conditionne la tension à la sortie du circuit de rejet du signal en quadrature 4 pour rendre cette tension compatible avec l'oscillateur 12. l'oscillateur 12 est connecté à un diviseur de fréquence 60 et de là par l'intermédiaire du compteur 8 et du circuit de réaction 5 au transducteur 3 obligeant le circuit de réaction à parvenir 40 à des conditions de signal d'erreur nul. lorsque la pression détec 70 35493 3 2064124 tée par le transducteur 3 varie à vitesse constante, l'oscillateur 12 est contraint de fournir un train d'impulsions sur sa sortie à une fréquence particulière qui agit sur le circuit de rejet du signal en quadrature 4 dans le détecteur de pression 2, si bien , 5 que ce dernier fournit un signal constant. La fréquence des impulsions à la sortie de l'oscillateur 12 donne une bonne représentation de la vitesse de variation de la pression telle qu'elle est détectée par le transducteur 3 et par conséquent elle correspond à la vitesse de variation d'altitude. 10 En se reportant à la figure 2 le circuit de mise en condi tion 10 de la tension d'erreur comporte essentiellement trois amplificateurs 20, 22 et 24- A titre d'exemple, on peut dire que le signal sortant du circuit 4 de rejet du signal en quadrature peut avoir un déplacement de +0,6 volt tandis que l'oscillateur 12 re-15 quiert un signal d'entrée se déplaçant de + 11,6 volts à - 0,4 volt. Le circuit de mise en condition 10 agit sur le signal à la sortie du circuit de rejet 4 pour l'amener dans ces limites. L'amplificateur 20 à la figure 2 est ion circuit d'isolement avec un gain unité et .les amplificateurs 22 et 24 sont prévus 20 pour réaliser un circuit de valeur absolue avec un gain de vingt par exemple. L'amplificateur 22 double les tensions reçues à la manière d'un amplificateur additionneur pour être sûr que les limites de tensions indiquées ci-dessus sont satisfaites. Un condensateur 26 èst connecté dans un circuit de contre-25 réaction sur l'amplificateur 22 pour fournir un filtre R-C éliminant le bruit dans la tension conditionnée et une diode 28 connectée aux bornes de l'amplificateur 22 assure que le déplacement de la tension négative de sortie ne dépasse jamais la limite de - 0,4 volt impartie. 30 En se reportant à 11. figure 5, l'oscillateur 12 est fonda mentalement un ...ulti-vibrateur à oscillations libres de type classique possédant un premier groupe de trois transistors 30, 32 et 33 en c se- do et un second groupe de trois transistors 34, 35 et 36 en cascrde peur réduire le courant de charge nécessité par les con-35 dei.sr-teurs de temporisation. 58 et 40 et offrir par conséquent une bande de fréquence plus large. Des transistors 42 et 44 sont disposés par rt pport eux deux groupes de transistors en cascade pour assurer une décharge plus rapide des condensateurs de temporisation 38 et 40 et par conséquent l'oscillateur 12 est apte à fournir des 40 trains d'impulsions à des fréquences plus élevées qu'ordinairement. 70 35493 4 2064124 Des transistors 50 et 52, 54 et 56 agissent comme deux sources de courant rendant possible un accord linéaire de l'oscillateur 12. Un circuit comprenant un transistor à effet de champ 58 est disposé comme moniteur de la sortie de l'oscillateur 12 et si 5 l'oscillateur se refuse à entrer en oscillation, le transistor 58 devient conducteur et force l'oscillateur à fonctionner. l'oscillateur commandé en tension 12 est relié à un diviseur de fréquence 60 et à une porte NON-E'T 62 suivant la représentation de la figure 1 . le facteur de division X du diviseur de 10 fréquence 60 détermine le nombre de fois par seconde que le signal de sortie de l'oscillateur 12 est échantillonné et il réduit la fréquence de ce train d'impulsions à une bande appropriée en rapport avec la sensibilité requise, le signal à la sortie du diviseur de fréquence 60 qui est un train d ' impulsions à line fréquence 1_ 15 inférieure à celle du train à la sortie de l'oscillateur 12 commandé en tension est appliqué au compteur 8 et sert à remettre à jour ce dernier à des intervalles de temps prédéterminés. l'oscillateur 12 est relié à la porte 62 ainsi qu'une source d'impulsions 70 qui fournit des impulsions à des niveaux 20 logiques "un" et "zéro" à une fréquence de 1_ pour qualifier la porte 62 et lui permettre de transmettre le§ impulsions venant de l'oscillateur 12 et allant à un compteur 76. le compteur 76 peut être par exemple un simple compteur à onze chiffres binaires pour compter les impulsions en provenance de l'oscillateur 12 pendant 25 la période de temps où la porte 62 est qualifiée. la source d'impulsions 70 est connectée à un circuit de calage en temps 72 qui fournit deux impulsions lorsque l'impulsion en provenance de la source d'impulsions 70 tombe à un niveau logique bas, instant auquel la porte - 62 transmet les impulsions de 30 l'oscillateur 12 vers le compteur 76. le circuit dé calage en temps 72 est relié au compteur 76 ainsi qu'à un régistre d'emmagasinage 74- la première impulsion provenant du circuit de calage en temps 72 est appliquée au registre d'emmagasinage 74 pour le qualifier grâce à quoi l'information est transférée du compteur 35 76 au registre 74 et la seconde impulsion provenant du circuit de calage en temps 72 agit pour restaurer le compteur 76. le signal à la sortie du registre d'emmagasinage 74 a une forme numérique correspondant à la vitesse de variation de la pression. le sens de la variation de la pression est fourni par un 40 signal en provenance du détecteur de polarité 7 dans le détecteur 70 35493 5 2064124 de pression 2. On notera que le registre d'emmagasinage 74 associé au compteur 76 est nécessaire pour fournir un signal de sortie constant pendant le temps que le compteur 76 effectue un comptage. Le registre d'emmagasinage 74 est relié à un convertis-5 seur numérique analogique de type classique, lequel est connecté à un sélecteur de phase 82 comme il en existe un dans le détecteur de polarité 7. Le sélecteur de phase 82 représenté à la figure 4 comprend ■une paire de commutateurs 86 et 88 à transistors à effet de champ 10 commandés par le détecteur de polarité 7 pour sélectionner les moyens appropriés dans le circuit de réaction pour maintenir une réaction négative. Ce dispositif fonctionne comme suit : Comme on a pu le voir à la lumière de la description qui 15 précède, la vitesse de variation du paramètre est obtenue à partir de la boucle de contre réaction et par conséquent la précision et la stabilité de la mesure s'en trouvent accrues. Lorsqu'une variation dans la valeur du paramètre est détectée par le transducteur 3, un signal d'erreur est émis à la sor-20 "tie du circuit 4 de rejet du signal en quadrature. Ce signal d'erreur est mis en condition par le circuit 10 pour le rendre compatible avec les caractéristiques de l'oscillateur 12. Le signal à la sortie de l'oscillateur 12 est -un train d'impulsions ayant une fréquence proportionnelle au signal parvenu sur son entrée. Cette 25 fréquence est divisée par un facteur X et le train d'impulsions correspondant est retourné à la boucle de contre réaction, incorporant le transducteur. Lorsque le signal d'erreur sur le paramètre augmente, la fréquence du train d'impulsions à la sortie de l'oscillateur 12 30 croît, ce qui contraint la boucle de réaction à réduire l'erreur sur le paramètre à une vitesse accrue et par conséquent le signal à la sortie de l'oscillateur 12 correspond effectivement à la vitesse de variation du paramètre. La fréquence du train d'impulsions à la sortie de l'oscil-35 lateur 12 est convertie en un signal numérique en acheminant ledit train d'impulsions par l'intermédiaire de la porte 62 pendant une période de temps fixe égale à l'inverse 1_ du facteur X de division de la fréquence par la mise en oeuvre de la source d'impulsions 70. A la fin d'intervalles périodiques, le compteur 76 fournit 40 donc un mot numérique représentant la vitesse de variation du para 70 35493 6 2064124 mètre. Ce met numérique est converti en un signal analogique, qui est retransmis à la boucle de contre réaction incorporant le transducteur 3 pour fournir un degré élevé de stabilité dans la boucle de contre réaction, le pouvoir de résolution du système est contrô-5 lé par le facteur de divison X et lorsque X croît, le pouvoir de résolution croît parallèlement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit, qui ne l'a été qu'à titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreu-10 ses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 70 35493 7 2064124 REVENDICATIONS 1) Appareil fournissant un signal numérique correspondant à la vitesse de variation d'un paramètre caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur de signal fournissant un signal d'erreur analogique correspondant à la différence entre le signal numé- 5 rique de sortie et la valeur du paramètre ; un oscillateur connecté au générateur précédent et fournissant un train d'impulsions à une fréquence correspondant au signal d'erreur ; un diviseur de fréquence ayant un facteur de division prédéterminé, connecté à l'oscillateur et fournissant un train d'impulsions à une fréquence infé-10 rieure en accord avec le facteur de division ; un circuit de contre-réaction reliant le diviseur de fréquence et le générateur de signal pour appliquer le train d'impulsions à une fréquence inférieure pour entraîner le générateur à réduire le signal d'erreur à une vitesse plus grande lorsque le signal d'erreur augmente, le train 15 d'impulsions à la sortie de l'oscillateur correspondant par sa fréquence à le- vitesse de variation du paramètre et un convertisseur du train d'impulsions -en un signal numérique. 2) Appareil suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que entre le générateur de signal et l'oscillateur est connecte 20 un dispositif destiné à limiter le déplacement de la tension d'erreur. 3) Appareil suivsnt la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le convertisseur du train d'impulsions en un signal numérique comprend: un compteur, un dispositif pour fournir des 25 impulsions à une fréquence prédéterminée ; une porte connectée à l'oscillateur au dispositif destiné à fournir des impulsions et au compteur, porte qui répond aux impulsions à la fréquence prédéterminée pour acheminer les impulsions de l'oscillateur au compteur sur un intervalle de temps prédéterminé, le compteur fournissant 50 un signal numérique correspondant aux impulsions qui lui ont été acheminées. 4) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le fréquence prédéterminée est l'inverse du facteur de division du diviseur de fréquence. 35 5) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend: un convertisseur numérique analogique relié à la sortie du compteur et un dispositif connecté entre la sortie du convertisseur numérique-analogique et la boucle de réaction pour 70 35493 8 2064124 appliquer le signal analogique à cette dernière et assurer la stabilité nécessaire. 6) Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ce dernier dispositif comprend un sélecteur de phase pour maintenir une réaction négative dans la boucle de contre-réaction. 7) Appareil suivant la.revendication 3, caractérisé en ce que le compteur comporte sur sa sortie un registre d1 emmagasinage fournissant un signal de sortie d'un niveau constant pendant le temps que le compteur enregistre des impulsions. 4440-A § France