Brevet FR2083381A1 — publié le 19711217

la présente invention concerne un dispositif pour la détermination des paramètres d'un vecteur plan. Ce dispositif, dénommé aussi analyseur de vecteur, se compose de deux diviseurs, sous forme d'amplificateurs montés en contre-réaction chacun au 5 moyen d'un multiplicateur, qui reçoivent respectivement sur une de leurs entrées des tensions proportionnelles à deux composantes orthogonales du vecteur tandis que leurs tensions de sortie élevées au carré sont additionnées entre elles, et comparées avec une grandeur constante, à l'entrée d'un régulateur, de préférence intégral, 10 dont la grandeur de sortie est dirigée vers l'autre entrée de ces mêmes diviseurs. Un tel dispositif permet de déterminer la valeur absolue du vecteur ainsi que deux composantes orthogonales d'un vecteur unité ayant constamment la même direction que celui-ci. Mais de 15 nombreuses- applications rendent également souhaitable de déterminer la coordonnée polaire définissant la direction du vecteur à analyser, c'est-à-dire d'obtenir de même directement son angle de phase, problème auquel l'invention apporte trois solutions analogues entre elles. 20 Selon la première, les sorties des deux diviseurs sont reliées aux premières entrées de deux multiplicateurs, la tension de sortie du second de ces multiplicateurs est retranchée de celle du premier et le résultat est dirigé vers un intégrateur qui alimente les secondes entrées de ces mêmes multiplicateurs à travers 25 un générateur de fonction sinusoïdale pour l'un, cosinusoïdale pour l'autre. Dans la deuxième solution, la grandeur de sortie du premier diviseur atteint, après addition d'une grandeur constante, un générateur de fonction racine carrée dont la grandeur de sortie 30 parvient elle-même à un générateur de fonction arc cosinus, cela, selon la.polarité du second diviseur, directement ou à travers un amplificateur inverseur de signe. En troisième solution enfin, le signal de sortie du second diviseur et celui du premier additionné quant à lui d'une 35 tension constante peuvent être amenés respectivement à l'entrée de dividende et à l'autre entrée d'un troisième diviseur, dont la sortie est reliée à l'entrée d'un générateur de fonction arc tangente. On peut simplifier la réalisation technique des divers 40 générateurs de fonction précités en les constituant par des ampli 71 09371 2 2083381 ficateurs électroniques dont les circuits d'entrée et de contre-réaction renferment plusieurs diodes à valeur de seuil polarisées. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples 5 non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente le vecteur et ses coordonnées; la figure 2 permet de voir à la fois deux dispositions conformes aux deux premières solutions; ]_0 la figure 3 représente une variante de réalisation de l'analyseur de vecteur; la figure 4 représente une disposition conforme à la troisième solution. Le vecteur plan A est déterminé par ses deux composantes 15 orthogonales Al et A2 dans le système de coordonnées rectilignes r et j de la figure 1. Certaines données vectorielles de nombreux problèmes techniques, et notamment électrotechniques, sont connues sous cette forme: c'est par exemple le cas du champ tournant dans les moteurs à tel champ. 20 La figure 2 indique deux manières de résoudre le pro blème posé, c'est-à-dire d'obtenir à partir des deux composantes Al et A2 une grandeur proportionnelle à l'angle de phase OC du vecteur A. On y voit en premier lieu, dans la partie supérieure, l'analyseur de vecteur schématisé sous forme de blocs. Il se compose de 25 deux diviseurs 1 et 2 dont les entrées de dividende reçoivent des bornes 3 et 4 des tensions Al et A2 proportionnelles aux composantes orthogonales du vecteur A. Les grandeurs de sortie de ces diviseurs 1 et 2 sont élevées au carré par deux multiplicateurs 5 et 6, puis additionnées sous cette forme l'une à l'autre dans un mélangeur 7 30 qui reçoit en outre à son entrée une tension constante E sous forme soustractive. Il s'agit là d'une tension de valeur 1, c'est-à-dire de ce que l'on appelle une tension unité. La sortie dudit mélangeur 7 est reliée à un intégrateur 8, de type proportionnel intégral, lui-même relié par sa sortie aux entrées de diviseur des 35 éléments 1 et 2. Cet intégrateur 8 comporte pour des raisons de stabilité une butée 36 qui limite dans un sens sa tension de sortie à zéro en n'en laissant passer que les valeur positives. Si l'on désigne par x la grandeur de sortie du régulateur proportionnel intégral 8 et si l'on tient compte du fait 40 connu que c'est seulement en cas de disparition de la somme des 71 09371 3 2083381 grandeurs d'entrée d'un tel régulateur que sa grandeur de sortie ne varie plus, le circuit de régulation décrit ci-dessus atteint son état stationnaire, c'est-à-dire d'équilibre, lorsqu'est satisfaite la relation: 5 (A^)2 + (Vx>2 = B2 = 1- La grandeur de sortie de l'intégrateur 8 correspond alors exactement à la valeur absolue Ul du vecteur A. En cet état stationnaire, établi automatiquement, il apparaît aux sorties des diviseurs 1 et 2 des tensions ayant pour valeurs respectives: 10 A]_ e"k -^2» c'est-à-dire cosc ^ On peut donc recueillir sur les bornes de sortie 9,10 et 11 des tensions respectivement proportionnelles à |A^ sin« 15 Si, en plaçant dans la position verticale représentée les ponts interrupteurs 12 et 13, on relie les sorties des diviseurs 1 et 2 au circuit de gauche, par rapport à la ligne I, deux multiplicateurs 14 et 15 reçoivent alors sur l'une de leurs entrées une tension proportionnelle pour le premier au cosinus, pour le second au 20 cosinus de l'angle de phaseo Si les ponts'interrupteurs 12 et 13 sont au contraire 35 dans leur position indiquée par le trait discontinu, c'est le circuit de droite, par rapport à la ligne I, qui détermine l'angle de phasec^o La grandeur de sortie du diviseur 1 est alors additionnée d'une tension unité constante E,de valeur 1 dans un mélangeur 71 09371 4 2083381 21, puis amenée à un amplificateur proportionnel 22 de coefficient 0,5. Dans la réalisation pratique, le mélangeur 21 peut être inclus dans le montage d'entrée de l'amplificateur 22, établi alors en amplificateur additionneur; il est à remarquer que les autres mélan-5 geurs 7 et 16 peuvent de même être incorporés au montage d'entrée de l'élément qui les suit. La tension de sortie de l'amplificateur 22 parvient à un extracteur de racine carrée 23, qui transforme sa grandeur d'entrée e en une grandeur de sortie a ayant pour valeur Ve. Etant donné la relation connue entre le cosinus d'un angle et celui 10 de l'angle double, il apparaît par conséquent à la sortie de ce générateur de fonction 23 une tension proportionnelle à coa La sortie de l'autre diviseur 2, sur laquelle apparaît une tension proportionnelle au sinus de l'angle de phase o( , est 15 reliée en même temps à l'entrée d'un avertisseur de valeur limite 24 présentant dès lors à sa sortie une tension, positive constante lorsque la tension de sortie de ce même diviseur 2 est elle aussi positive, mais n'en présentant plus aucune dans le cas contraire. Ce signal de sortie de l'avertisseur de valeur limite 24 actionne 20 un interrupteur 25 et un interrupteur 27» le premier directement, le second par l'intermédiaire d'un étage inverseur 26. Ledit étage 26 doit fournir à sa sortie un signal positif constant lorsque sa tension d'entrée est nulle, sa tension de sortie étant au contraire nulle tant que sa tension d'entrée diffère de zéro. Si l'avertis-25 seur de valeur limite possède deux sorties de valeurs opposées, une telle sortie peut assumer la fonction de l'étage inverseur. En cas de tension positive à la sortie du diviseur 2, la tension de sortie de l'avertisseur de valeur limite 24 actionne l'interrupteur 25. Etant donné que selon la polarité du signal de sortie du 30 diviseur 2, c'est-à-dire selon le signe de la fonction sin , la grandeur de sortie de l'extracteur de racine carrée 23 est branchée sur l'entrée d'un générateur de fonction arc cosinus 29 ou bien directement par l'interrupteur 25 ou bien par l'intermédiaire d'un amplificateur 28 qui inverse ladite polarité, il est possible de 35 reconstituer exactement l'angle «(/g de 0 à 180° ou, en cas de doublement de la grandeur de sortie du générateur de fonction 29 au moyen d'un amplificateur 30, l'angle de phases de 0 à 360°. On peut donc recueillir, également dans cette variante, une tension directement proportionnelle à l'angle de phase o 71 09371 5 2083381 "borne de sortie 31. Pour la réalisation technologique du générateur de fonction arc cosinus 29, établissant entre ses grandeurs de sortie a et d'entrée e la relation a = arc cosinus e représentée graphiquement 5 sur son "bloc, comme le sont également celles des autres générateurs de fonction 18, 19» 23 sur les blocs correspondants, on peut utiliser des composants usuels empruntés aux techniques de calcul analogique et renfermant par exemple des amplificateurs électroniques ayant plusieurs diodes à valeur de seuil polarisées dans leur cir-10 cuit d'entrée ou de contre-réaction, lorsque les tensions d'entrée et de sortie augmentent, ces diverses diodes à valeur de seuil polarisées deviennent successivement conductrices et modifient ainsi dans la mesure voulue la pente que présente la caractéristique de l'amplificateur. Un nombre suffisamment élevé de telles diodes per-15 met d'obtenir avec toute approximation voulue la fonction recherchée. Il est également possible de réaliser au moyen d'amplificateurs électroniques comportant des diodes à valeur de seuil polarisées dans leur circuit d'entrée les multiplicateurs élévateurs au p carré 5 et 6 établissant la relation a = e. 20 La figure 3 donne la représentation plus détaillée d'une réalisation technologique appropriée de la partie du montage composée des éléments 1 à 8 sur la figure 2. On y a conservé les mêmes références que sur cette dernière pour les éléments ayant un rôle identique. Deux tensions correspondant aux composantes orthogonales 25 du vecteur restent appliquées aux bornes d'entrée 3 et 4 et parviennent ainsi à deux amplificateurs 35 et 34 montés en contre-réaction au moyen de multiplicateurs 33 et 32 et présentant à l'état non branché un fort coefficient à vide. Ces amplificateurs 35 et 34 ainsi montés contre-réaction agissent en conséquence en tant que 30 diviseurs, leurs tensions de sortie sont élevées au carré dans deux autres multiplicateurs 5 et 6 et coopèrent ensuite avec une tension continue constante de valeur -N à l'entrée de l'amplificateur additionneur 7, relié lui-même sur sa sortie à l'entrée d'un régulateur proportionnel intégral 80 Un limiteur 36, formé par exemple, 35 sans que cela soit représenté, de diodes limiteuses connues, est placé près de la sortie de ce régulateur 8 pour limiter dans un sens sa tension de sortie à zéro. Il apparaît à la borne de sortie 9, comme sur la figure 2, une tension proportionnelle à la valeur absolue du vecteur A formé par les deux composantes orthogonales 40 Al et A2 auxquelles correspondent les tensions des bornes d'entrée 71 09371 6 2083381 3 et 4. Si l'on amène les tensions de sortie des amplificateurs 34 et 35 à deux amplificateurs inverseurs 37 et 38 montés en contre-réaction, avec un rapport l/N entre leurs résistances de contre-réaction et leurs résistances d'entrée, on obtient sur les bornes 10 et 5 11 des tensions qui correspondent au sinus et au cosinus de l'angle de phase «= Cette variante selon la figure 3 est avantageuse en ce qu'elle permet de choisir librement la tension constante amenée à 10 l'amplificateur additionneur 7 à la seule condition de tenir compte de l'écart de celle-ci par rapport à la valeur 1 au moyen d'un rapport établi en conséquence entre les résistances d'entrée et de contre-réaction des amplificateurs inverseurs 38 et 37. La figure 4 correspond enfin à un troisième Mode d'ob-15 tention d'une indication numérique directe de l'angle de phase o(. -Les bornes 39 et 40, étant reliées aux sorties des diviseurs 1 et 2 tels que sur la figure 2, sont le siège de tensions correspondant respectivement au sinus et au cosinus de l'angle de phase ^ . Si l'on ajoute dans un mélangeur 41 une tension unité constante, de 20 valeur 1, à la tension de la borne 40 et si l'on amène la tension résultante à l'entrée de diviseur d'un élément approprié 42 dont l'entrée de dividende est reliée à la borne 39, il apparaît à la sortie de ce diviseur 42 une tension proportionnelle à tg^j- • Un générateur de fonction arc tangente 43, réalisant la relation a = arc 25 tg e, donne à sa sortie une tension proportionnelle à l'angle *t/2 et celle-ci fournit, après multiplication par 2 dans un amplificateur 44, une grandeur directement proportionnelle à l'angle de phase OC sur la borne de sortie 15. La variante conforme à la figure 4 présente sur celle 30 de droite de la figure 2 l'avantage de ne pas utiliser d'extracteur de racine carrée, ne remplissant sa fonction que d'une manière approximative au voisinage du zéro. 71 09371 7 2083381 BEVB3DIGATIONS 1. Dispositif pour la détermination des paramètres d'un vecteur plan, ou analyseur de vecteur, se composant de deux diviseurs, sous forme d'amplificateurs montés en contre-réaction 5 chacun au moyen d'un multiplicateur, qui reçoivent respectivement sur une de leurs entrées des tensions proportionnelles à deux composantes orthogonales du vecteur tandis que leurs tension» de sortie élevées an carré sont additionnées entre elles, et comparées avec une grandeur constante, à 1* entrée du régulait) teur, de préférence intégral, dont la grandeur de sortie est dirigé# vers l'autre entrée de ces mêmes diviseurs, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte corrélativement, en vue de déterminer également l'angle de phase a du vecteur, un circuit de régulation à multiplicateurs et générateurs de fonction 15 ou un circuit de calcul pour formation d'une fonction trigono-*étrique de a/2, traitement par un générateur de fonction arc a/2, pais multiplication par 2. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les sorties des deux diviseurs sont reliées aux pre- 20 mières entrées de deux aultiplicateurs, la tension de sortie du second de ces multiplicateurs est retranchée de celle du premier et le résultat est dirigé vers un intégrateur qui alimente les sseondes entrées de ces mêmes multiplicateurs à travers un générateur de fonction 'sinusoïdale poiir l'un, cosinusoïdale pour 25 l'autre. 3» Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comporte comme intégrateur un amplificateur électronique proportionnel intégral. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par 30 le fait que la grandeur de sortie du premier diviseur atteint, après addition d'une grandeur constante, un générateur de fonction racine carrée dont la grandeur de sortie parvient elle-même à un générateur de fonction arc cosinus, cela, selon la polarité du second diviseur, directement ou à travers un amplificateur 35 inverseur de signe. 5« Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le signal de sortie du second diviseur et celui du premier additionné quant à lui d'une tension constante sont amenés respectivement à l'entrée dé dividende et à l'autre en-40 trée d'un troisième diviseur, dont la sortie est reliée à /I O^Û/Ï 6 2083381 l'entrée d'un générateur de fonction arc tangente. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 ou 5 caractérisé par le fait que les générateurs de fonction se composent d'amplificateurs électroniques dans les circuits d'entrée ou de contre-réaction desquels sont placées plusieurs diodes à valeur de seuil polarisées.