Brevet FR2122430A1 — publié le 19720901

i 2122430 La présente invention concerne un instruments de mesure électronique permettant de mesurer-une quantité exprimée par la fréquence de récurrence d'impulsions et, plus particulièrement, une vitesse de rotation ou une vitesse de déplacement. 5 Dans de tels instruments de mesure, le nombre des impul sions mesurées se succédant au cours d'un certain intervalle de temps est généralement déterminé et présenté sous une forme numérises, directement ou après multiplication par un facteur de conversion. Pour chaque position décimale à représenter, des moyens indicateurs 10 sont prévus et ces moyens peuvent présenter un chiffre choisi quelconque. Chacun des chiffres qui peuvent être présentés doit pouvoir être rendu visible individuellement. Les instruments de mesure comportant une telle présentation de la valeur mesurée sont d'une construction très coûteuse 15 et compliquée. En outre, ife ne conviennent pas pour toutes les applications. En particulier, une indication numérique est peu pratique lorsqu'il importe de pouvoir procéder à une lecture rapide de l'instrument, c'est-à-dire de lire son indication d'un coup d'oeil. Ceci s'applique, en particulier, à l'indication d'une vi-20 tesse de rotation "ou d'une vitesse de déplacement dans les véhicules à grande vitesse ou dans les avions. Dans ce cas, un temps beaucoup trop long est nécessaire pour lire le nombre qui, généralementa comporte plusieurs chiffres. L'invention a pour objet de créer un instrument de mesure 25 du type mentionné ci-dessus, de construction relativement peu compliquée et qui, bien que son mode de fonctionnement soit numérique ou digital, comporte une présentation analogique de la valeur mesurée, qui peut être lue rapidement et avec précision. Pour résoudre ce problème,l'instrument de mesure suivant 30 l'invention comprend un registre à décalage, à l'entrée de rythme duquel les impulsions mesurées sont appliquées et à l'entrée de signal duquel est appliqué un signal d'actionnement,des moyens appliquant, à une entrée d'effacement du registre à décalage, une série d'impulsions d'effacement, dont la fréquence de récurrence j55 est au moins égale à la fréquence de récurrence minimale des impulsions à mesurer et un dispositif indicateur comprenant une série d'éléments indicateurs qui sont connectés successivement aux étages de sortie successifs du registre à décalage et qui indiquent l'état de ces étages. 40 Au cours d'une mesure effectuée avec l'instrument sui 72 00598 2 2122430 vant de l'invention, le signal d'actionnement appliqué à l'entrée de signal est décalé de façon rythmée à travers le registre à décalage par les impulsions à mesurer appliquées à l'entrée de rythme . Etant donné que la fréquence de récurrence des impulsions me-5 surées est proportionnelle à la grandeur de la quantité inconnue, on peut déduire la valeur de cette dernière directement du nombre d'étapes du registre actionnes par le signal d'actionnement entre deux impulsions d'effacement quelconques. Etant donné qu'une rangée déterminée des éléments indicateurs est connectée à chaque 10 sortie du registre à décalage, l'élément indicateur qui est excité le dernier entre deux impulsions d'effacement indique à quel étage du registre à décalage le signal d'actionnement a été décalé, par les impulsions mesurées pendant cette période. Le dernier élément indicateur excité se déplace à la 15 manière de la pointe de l'aiguille d'un instrument classique à aiguille, le long de la graduation de l'instrument. Au cours d'une opération d'indication, tous les éléments indicateurs qui ont été excités avant le dernier élément actionné peuvent être rendus visibles, ou selon une variante, seul le dernier élement actionné 20 peut être activé. Cette présentation analogique permet de lire rapidement et de façon précise une valeur mesurée visualisée par le dispositif indicateur de l'instrument suivant l'invention. Les éléments indicateurs peuvent être, par exemple, dis-25 posés le long d'un arc de 270°, de façon que le résultat puisse être lu à partir de la position des éléments excités, de la même manière que lorsqu'on lit un tel résultat à partir de la position d'une aiguille dans un instrument à aiguille classique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est 30 prévu, entre le registre à décalage et le dispositif indicateur, un registre de mémorisation intermédiaire dans lequel l'état du registre à décalage est transféré lorsqu'une impulsion d'effacement apparaît. Grâce à l'insertion du registre de mémorisation inter-35 médiaire représentant l'état atteint par le registre à décalage entre deux impulsions d'effacement précédentes, la durée d'indication de cet état est rendue pratiquement égale au temps qui s'écoule entre deux impulsions d'effacement. Ceci améliore encore la lisibilité du dispositif indicateur. 40 L'instrument de mesure suivant l'invention peut être 72 00598 3 2122430 utilisé, par exemple, comme compte-tours dans un véhicule à moteur. Dans ce cas, les impulsions à mesurer sont les impulsions d'allumage et celles-ci décalent le signal d'actionnement à travers le registre de décalage. On peut réduire la vitesse du mo-5 teur du véhicule du nombre d'étage de registre actionnés entre deux impulsions d'effacement. Si, par exemple, les impulsions mesurées sont prélevées à la sortie de la boîte de vitesse du véhicule ou sur les roues de celui-ci, l'instrument peut également être utilisé comme compteur de vitesse. 10 Les éléments Indicateurs du dispositif indicateur peu vent avantageusement être constitués par des diodes émettrices de lumière ou par des cristaux liquides. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. 15 Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 est un schéma symbolique d'un instrument de mesure suivant l'invention utilisé comme compte-tours pour un moteur à combustion interne, et la Fig. 2 représente un mode de réalisation du disposi-20 tif indicateur de l'instrument de mesure suivant l'invention. Le compte-tours représenté sur la Fig. 1 comprend un registre à décalage 1 comportant un certain nombre d'étages 1.1 à l.n dont les sorties sont connectées, par l'intermédiaire d'un registre de mémorisation intermédiaire ^comprenant un certain nom-25 bre d'étages 2.1 à 2.n, aux entrées d'un dispositif indicateur 3. Le dispositif indicateur 3 comprend une serie de diodes émattrices de lumière 3.1 à J>.n successives, connectées chacune à la sortie d'un étage du registre de mémorisation intermédiaire 2, de telle manière que chacune d'elles s'allume lorsque l'état correspondant 30 est actionné. Le registre de mémorisation intermédiaire 2 comprend une entrée d'effacement 9 et une entrée de transfert 10. Quand une impulsion est appliquée à l'entrée de transfert 10, le registre de mémorisation intermédiaire 2 recueille le contenu du registre à décalage 1. L'entrée de rythme 4 du registre à décalage 1 est 35 connectée à la sortie d'un conformateur d'impulsions 5* à l'entrée duquel sont appliquées les impulsions d'allumage du moteur à combustion interne. Le registre à décalage comporte également une entrée.de. signal 6 ; un signal d'actionnement est continuellement appliqué à ladite entrée de signal et est introduit, par chaque 40 impulsion appliquée à l'entrée de rythme, dans l'étage 1.1. 72 00598 4 2122430 Au cours d'un cycle de mesure, une impulsion d'effacement atteint tout d'abord' l'entrée d'effacement 9 du registre de mémorisation intermédiaire 2. Une impulsion est alors appliquée à l'entrée de transfert 10 et provoque le transfert précédemment 5 mentionné du contenu des étages 1.1 à l.n du registre à décalage 1 dans les étages 2.1 à 2 n. du registre de mémorisation intermédiaire 2. Le registre à décalage 1 est ensuite effacé par application d'une impulsion d'effacement à son entrée d'effacement 8. En réponse à la première impulsion qui atteint ensuite l'entrée 10 de rythme 4, l'étage 1.1 est actionné par le signal d'actionnement appliqué. L'impulsion suivante transfère l'état d'actionnement de l'étage 1.1 à l'étage 1.2. L'étage 1.1 est en même temps à nouveau actionné par le signal d'actionnement appliqué. De cette manière, un nombre croissant d'étages du registre à décalage 1 sont succes-15 sivement actionnés jusqu'à ce que l'impulsion d'effacement suivante apparaisse à l'entrée d'effacement 8. L'application des impulsions de commande individuelles est commandée par un rythmeur pilote 7, dont les sorties sont connectées à l'entrée d'effacement 8 du registre à décalage 1 et à 20 l'entrée d'effacement 9 ainsi qu'à l'entrée de transfert 10 du registre de mémorisation intermédiaire 2. Le rythmeur pilote 7 peut être constitué par un compteur en anneau à trois étages 7a dont l'entrée de rythme est connectée à la sortie d'une porte à impulsions 7b. De la manière usuelle,il 25 y a toujours un étage du compteur en anneau actionné et cet état se propage successivement à travers tous les étages sous l'action des impulsions appliquées à l'entrée de rythme. L'impulsion de sortie d'un diviseur de fréquence 12 fournie par un oscillateur à fréquence de rythme 11 est appliquée au rythmeur pilote 7 en JO tant qu'impulsion de décalage . Cette impulsion de sortie actionne un circuit basculeur 7c, dont la sortie est connectée à l'entrée de commande de la porte à impulsions 7b. L'entrée de signal 7b est alimentée directement par les impulsions de sortie de l'oscillateur à fréquence de rythme 11. Dans l'état actionné du circuit 35 basculeur 7c, les impulsions de sortie de l'oscillateur à fréquence de rythme 11 sont transmises au compteur en anneau 7a. Les impulsions apparaissant aux sorties des étages successifs de ce compteur sont les impulsions d'effacement et de transfert précitées du registre à décalage 1 et du registre de mémorisation intermé-40 diaire 2. L'impulsion de sortie du troisième étage du compteur en 72 00598 5 2122430 anneau rétablit le circuit basculeur 7c simultanément à l'effacement du registre à décalage 1 et, en conséquence, la porte à impulsions 7b est fermée jusqu'à ce que l'impulsion de sortie suivante du diviseur de fréquence 12 apparaisse. 5 L'oscillateur à fréquence de rythme 11 est réalisé sous la forme d'un oscillateur à quartz et fournit des impulsions de sortie d'une fréquence élevée et constante. Cette fréquence de rythme élevée est ramenée à une basse fréquence dans le diviseur de fréquence 12. La fréquence de récurrence des impulsions de dé-10 calage provenant du diviseur de fréquence détermine l'intervalle d'échantillonnage. Les impulsions d'allumage apparaissant pendant cet intervalle sont comptées. Lorsqu'une mesure est effectuée, le nombre d'étages de registre dont le signal d'actionnement a progressé pendant 1'intervalle d'échantillonnage sous la commande 15 des impulsions d'allumage est égal au nombre d'impulsions d'allumage ayant apparues. Etant donné que, bien entendu, le nombre d'impulsions d'allumage est en relation directe avec la vitesse de rotation, le nombre d'étages de registre actionnés est proportionnel à la vitesse de rotation à mesurer. Le rapport de di-20 vision du diviseur de fréquence 12 est choisi tel que la fréquence de récurrence des impulsions apparaissant à la sortie de ce diviseur soit au plus égale à la fréquence de récurrence d'impulsions d'allumage minimale à mesurer. Ceci signifie que, pendant l'intervalle d'échantillonnage, il apparaît au moins une impulsion 25 d'allumage qui actionne l'un des étages du registre à décalage 1. Le train d'impulsions produit par le rythmeur ou générateur pilote 7 et qui assure l'opération de transfert se répète en concordance avec la fréquence de récurrence des impulsions de décalage émise par le diviseur de fréquence 12. Bien entendu, 30 l'opération de transfert exige un certain temps et ce temps est perdu pour la mesure. Toutefois, toute erreur de mesure résultante peut être négligée dans la pratique du fait que l'opération de transfert s'effectue à la fréquence du temps de référence déterminé par l'oscillateur à fréquence de rythme 11 et est, par consé-35 quent, très courte devant l'intervalle d'échantillonnage. Comme représenté sur la Fig. 2, les diodes 3.1 à 3.n du dispositif indicateur 10 peuvent être disposées le long d'un arc de 270° analogue à l'arc décrit par la pointe de l'aiguille d'un instrument à aiguille classique. Le nombre de tours par mi-40 nute est indiqué sur une graduation s'étendant le long de cet are. 72 00598 6 2122430 Lorsque le compte-tours est en service, le contenu du registre de mémorisation intermédiaire est représenté directement sur le dispositif indicateur par l'allumage des diodes correspondantes. Si, comme dans l'exemple décrit ci-dessus, un signal " d'actionaernent est continuellement appliqué au registre à décalage 1, le nombre de diodes qui s'allument en commençant par la diode connectée à la sortie du premier étage de registre est égal au nombre d'étages du registre à décalage qui ont été actionnés par le signal d'actionnement entre deux impulsions d'effacement. 10 La vitesse du moteur à combustion interne peut alors être lue sur la dernière diode du segment d'arc allumé. Au lieu de provoquer l'allumage d'un segment d'arc pour représenter la vitesse, il est possible, selon une variante, d'exciter uniquement la diode qui indique la vitesse particulière. A cet effet, on peut appli-15 quer un signal d'actionnement à l'entrée de signal 6 du registre à décalage 1 exclusivement en même temps que la première impulsion d'allumage atteignant l'entrée de rythme 4 entre deux impulsions d'effacement. Dans cette variante, un point lumineux se déplace le long de l'arc gradué pour indiquer la vitesse. 20 Dans unejapplication particulière de l'invention, le compte-tours est utilisé dans un moteur à six cylindres qui, bien entendu, produit trois impulsions d'allumage par tour. L'indication est donnée par échelons de 250 tr/mn. La fréquence de récurrence minimale à mesurer des impulsion d'allumage est, en con-25 séquence,12,5 Hz. La fréquence de récurrence des impulsions d'effacement, qui est au plus égale à cette fréquence de récurrence minimale, est aussi rendue égale à 12,5 Hz. Pour produire cette fréquence d'impulsions, une fréquence de 1 MHz produite dans l'oscillateur à fréquence de rythme 11 est ramenée à 12,5 Hz dans 30 le diviseur de fréquence 12. Etant donné que la fréquence de récurrence des impulsions d'effacement déterminant l'intervalle d'échantillonnage et la fréquence de récurrence minimale des impulsions d'effacement à mesurer sont égales, à une vitesse de 250 tr/mn, entre deux 35 impulsions d'effacement, le signal d'actionnement actionne exclusivement l'étage 1.1 du registre à décalage 1. Si le signal d'actionnement est continuellement appliqué à l'entrée de signal 6 du registre à décalage 1, pour une vitesse de 500 tr/mn, les étages 1.1 et 1.2 sont actionnés, à une vitesse de 750 tr/mn, les 40 étages 1.1, 1.2, 1.3 sont actionnés, etc. En conséquence, le nom 72 00598 7 2122430 bre d'étages du registre à décalage actionnés , dans le cas d'un signal d'actionnement appliqué continuellement, ou bien le nombre des étages de registre que traverse un signal d'actionnement dans le cas d'une unique application non continue du signal d'ac-5 tionnement entre deux impulsions d'effacement indique directement s'il est multiplié par 250, la vitesse du moteurf£r/mn. Par exemple, sur la Fig. 2, l'allumage de 14 diodes indique une vitesse de 3.5OO tr/mn. Avec l'instrument de mesure décrit, toute quantité ex-10 primée par la fréquence de récurrence d'impulsions peut être me-sfurée et indiquée d'une manière simple ; bien que le mode de fonc tionnement de l'instrument soit entièrement digital, la présentation est analogique et peut donc être lue rapidement et avec précision. 15 Le circuit utilisé dans l'instrument de mesure décrit peut également être un circuit intégré. Il est alors si petit qu'il peut être aisément logé pratiquement dans la partie centrale de la graduation. L'ensemble de l'instrument est alors extrêmement plat. 72 00598 8 2122430 REVENDICATIONS 1 - Instrument de mesure électronique permettant de mesurer une quantité exprimée par la fréquence de récurrence d'impulsions et plus particulièrement, une vitesse de rotation ou une vitesse de déplacement, ledit instrument étant caractérisé en ce qu'il comprend ^ un registre à décalage (l) à l'entrée de rythme (4) duquel les impulsions de mesures sont appliquées et à l'entrée de signal (6) duquel est appliqué un signal d'actionnement, des moyens (7,11,12) qui appliquent à une entrée d'effacement (8) du registre à décalage (l) un train d'impulsions d'effacement dont la fréquence de récur-10 rence est au plus égale à la fréquence de récurrence des impulsions minimales à mesurer et un dispositif indicateur (3) comprenant une série d'éléments indicateurs (3.1 à 3«n) qui sont successivement connectés aux sorties des étages successifs du registre à décalage (1) et qui indiquent l'état de ces étages. •*•5 2 - Instrument de mesure suivant la revendication 1, caracté risé en ce qu'il est prévu eçitre le registre à décalage (l) et le dispositif indicateur (3) un registre de mémorisation intermédiaire (2), dans lequel l'état du registre à décalage (l) est transféré lorsqu'une impulsion d'effacement apparaît. 20 3 - Instrument de mesure suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un rythmeur pilote auquel des impulsions de déclenchement à la fréquence de récurrence minimale mesurée des impulsions à mesurer sont appliquées et qui produit successivement, pour chaque impulsion de déclenchement une impulsion d'effacement du registre de mémorisation intermédiaire (2), me impulsion de transfert du contenu du registre à décalage (l) au registre de mémorisation intermédiaire (2) et une impulsion d'effacement du registre à décalage (1). 4 - Instrument de mesure suivant la revendication 3, caracté-risé en ce qu'il est prévu un oscillateur à fréquence de rythme (il) qui fournit le temps de référence du rythmeur pilote (7) et alimente un diviseur de fréquence (12) qui produit les impulsions de déclenchement . 5 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des revendi 35 cations 1 à 4, caractérisé en ce que le signal d'actionnement est appliqué continuellement à l'entrée de signal (6) du registre à décalage (l). 6 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal d'actionnement est 40 appliqué à l'entrée de signal (6) du registre à décalage (l) unique 72 00598 9 2122430 ment en raeme temps que la première impulsion mesurée. 7 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les impulsions mesurées sont les impulsions d'allumage d'un moteur à combustion interne. 5 8 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des reven dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un Conformateur d'impulsions (5) auquel les impulsions mesurées sont appliquées. 9 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments indicateurs 1° (3.1 à 3-n) sont disposés le long d'un arc de 2J0°C. 10 - Instrument de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments indicateurs sont des diodes émettrices de lumière (3.1 à 3.n), ou des cristaux liquides.