Brevet FR2141463A1 — publié le 19730126

La présente invention a pour objet un convertisseur d'angles numérique-anslogique de haute précision. L'appareil convertisseur d'angles selon l'invention permet en particulier de lire sur un cadran la valeur d'une grandeur numérique fournie par exemple par une mémoire ou un compteur électronique. I1 est connu d'associer à un compteur électronique un dispositif d'affichage permettant de lire à chaque instant les chiffres du nombre enregistrei dans ce compteur. Cependant, quand le nombre enregistré dans le compteur varie rapidement, la lecture de ce dispositif d'affichage peut devenir fatigante et donner lieu à des erreurs. I1 est donc souvent utile d'ajouter à ce dispositif un appareil permettant de lire le nombre enregistré sur un cadran, ce qui permet d'appre'cier,non seulement le nombre mesuré, mais le sens et l'iwportanee de ses variations. En outre, dans certains systèmes de télémesure, une donnée est obtenue e une station de départ sous forme d'une indication fournie par une aiguille se déplaçant devant un cadran, et cette donnée doit Outre transmise sous cette forme à une station d'arrivée. Pour des raisons de sécurité, la trailsmission sur la ligne de transmission entre les stations de départ et d'arrivée s'effectue sous forme numérique. I1 est donc nécessaire d'utiliser à la station de départ un convertisseur analogique-numérique et, à la station d'arrivée, un convertisseur numérique-analogique qui peut être l'appareil de l'invention.Dans cette dernière application, le convertisseur numérique-analogique doit avoir la même précision que celle du convertisseur analogique-numérique et l'eu sait que la précision d'un tel convertisseur peut autre de l'ordre du dis-millième. Des convertisseurs numériques analogiques sont bien connus dans lesquels la grandeur numérique à convertir est transformée en une tension ou un courant électrique que l'on mesure à l'aide d'un appareil classique du type galvanométrique. Le précisioll de ces appareils ne dépasse pas le centième. Ce procédé peut être amélioré en utilisant une méthode de zéro et un pont de mesure automatique, mais l'appareillage mis en oeuvre devient très complexe et la précision n'atteint qualld même pas celle indiquée ci-dessus. Le convertisseur selon l'invention supprime ces inconvénients ou limitations. I1 est caractérisé en ce qu'il comprend un disque tournan uniformément et entratnent une aiguille se déplaçant devant un cadran gradué fixe, et ulule source lumineuse éclairant ladite aiguille lorsqu'elle est excitée, une fois par tour du disque, par des impulsions électriques de connlande dont l'instant d'émission est proportionnel à la valeur de la grandeur à mesurer relativement à la période de rotation dudit disque. La présente invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente schématiquemert mi appareil convertisseur numérique-analogique selon l'invention - la Fig. 2 représente le schéma électrique de l'appareil de la Fig. 1 - la Fig. 3 représente un autre mode de réalisation de l'appareil convertisseur selon l'invention - la Fig. 4 représente un schéma électrique de appareil de la Fig. 3 dans le cas de la conversion simultanée de plusieurs grandeurs. Les éléments identiques sur ces figures portent les mêmes numéros de référence. Sur la Fig. 1, un disque métallique 1 est entratné par un moteur électrique 2, d'un type connu quelconque, en rotation autour de l'axe x XI. Le moteur 2 est alimenté par une ligne 30 venant du secteur et munie d'un interrupteur 31. Ce disque entratne une aiguille 3 fixée sur lui et se déplaçant devant un cadran gradué 4. La périphérie de ce disque est revttue d'une poudre magnétique à champ coercitifëlevé sur laquelle ont été enregistrées à l'avance et une fois pour toutes des petites zones, ou points magnétisés, séparés par des zones non magnétisées. Le pas d'espacement de ces points magnétisés est constant et leur nombre dépend de la précision désirée. Ces points magnétisés sont lus par une t8te magnétique 5 et les impulsions recueillies, dites impulsions TC, sont transmises par des fils 6 à un connecteur général 7. Au zéro de la graduation fixe du cadran correspond une deuxième tette magnétique 8 placée de façon que la fente de son encrefer soit située exactement en face du zéro de la graduation du cadran 4. Sur le disque, à la même distance radia- le que la tête 8, se trouve un petit aimant 10 de très faible lar geur qui, au passage devant la tête 8, induit dans cette tête, à chaque tour du disque, une impulsion électrique dite impulsion TZ. Cette impulsion est transmise au connecter 7 par les fils 9. Une source lumineuse 11, constituée par exemple par un tube à éclair, est excitée à chaque tour par des impulsions de commande dites impulsions TM qui lui sont transmises à partir du connecteur 7 par les fils 12. Ces impulsions sont engendrées, à partir des impulsions TC et TZ, par un circuit électrique qui sera décrit ci-après. Ces impulsions TC et TZ sont émises à chaque cycle d'un tour du dis que à un instant correspondant à la valeur de la grandeur à mesurer. L'appareil comporte encore un bâti 13, une glace transparente extérieure 14 et un miroir sphérique 15 placé derrière le tube à éclair 11. Lorsque le tube 11 est excité par une impulsion de tension, il devient lumineux et éclaire toute la zone située entre le disque 1 et la glace 14 pendant un instant très bref à chaque tour du disque. L'aiguille 3 peut être par exemple revêtue d'une peinture claire de façon à Outre normalement invisible Elle apparaît, au contraire, au moment ou le tube à éclair s'illumine, du fait de l'effet stroboscopique, si la période de rotation du disque est inférieure à la persistance des impressions rétiniennes. Quand la grandeur à mesurer varie constamment, comme dans une projection cinématographique, l'oeil a la sensation d'un déplacement continu, donc analogique, de L'aiguille 3 devant le cadran gradué 4. La Fig. 2 représente le circuit électrique engendrant les i""ulaions de counnnde TM de l'excitation du tube à éclair 11 de la Fig. 1. Les impulsions recueillies par les têtes magnétiques 5 et -8 ssociées au disque 4 sont transmises respectivement à deux cir its forweurs-amplificateurs 16 et 17. Les signaux de sortie des circuits 16 et 17 sont transmis aux deux bornes 18 et 19 d'action nèient et de remise à zéro d'un compteur à décades 20. La valeur numérique de la grandeur à afficher M est enregistrée dans un coapteur à décades 23 qui contient donc en permanence cette valeur. Dans ce but, un train d'impulsions représentant la valeur numérique M est transmis par exemple périodiquement à.chaque cycle à l'entrée d'actionnement du compteur 23 qui est remis à zéro cycliquement, en même temps que le compteur 20, par les impulsions TZ délivrées par le circuit 17. Suivant une variante, le compteur 23 peut être remplacé par une mémoire à circulation lue cycliquement, connectée à un additionneur-soustracteur permettant de faire varier le contenu de ladite mémoire. Les contenus des coMpteurs sont comparés dans le coçparateur 24 qui délivre une impulsion lorsque ces contenus sont égaux. Ces impulsions sont transmises à un circuit formeur-amplificateur 23 dont le signal de sortie excite le tube à éclair 11 qui éclaire l'aiguille 3 placée devant le cadran 4 (pour plus de clarté, l'aiguille 3 a été représentée en dehors du disque 1). 'Lest clair que l'impulsion TM est émise à un instant correspondant à la valeur de la grandeur M. Si, en effet, par exemple le cadran 4 a 10.000 graduations, la piste magnétique du disque 1 a 10.000 points1 les compteurs 20 et 23 comportent quatre décades permettant d'enregistrer des nombres de O à 10.000.Si le disque 1 tourne à 25 tours par seconde et si le nombre à afficher est égal à 20000, la connu cidence des contenus des compteurs 20 et 23 se produira 1/125ième de seconde après le début du cycle, donc à l'instant 0,2 pour un cycle égal à 1 et, par suite, l'aiguille 3 sera située en face de la graduation 0,2 x 10.000 = 2.000 du cadran 4. La Fig. 3 représente une variante de réalisation du convertisseur selon l'invention. Ce convertisseur comprend toujours un disque 1 tournant. La source de lumière 11 est un tube à gaz miniature ou une diode fluorescente fixée sur le disque et à l'andss- re et placée devant une fente fine radiale ménagée dans le disque qui joue le rôle de l'aiguille indicatrice 3 de l'appareil de la Fig. 1. Ce tube tourne avec le disque; il est excité par des impi; sions de commande TM transmises au dit tube par l'intermédiaire d'un transformateur dont le primaire 26a est fixe et le secondaire 26b tourne avec le disque 1. Ces impulsions sont transmises au tube à la sortie du secondaire du transformateur par les fils 27. Ce transformateur, lorsqu'il est bien construit, provoque une modulation du signal transmis au tube 11 suffisamment faible pour permettre une lecture visuelle satisfaisante pour n'importe quel angle d'excitation. La fente radiale du disque, comne précédemment, est rendue visible par effet stroboscopique et elle permet de lire la graduation du cadran 4 situé en face d'elle. Une telle réalisation permet de construire un convertisseur numérique-analogique plus compact que le précédent. Le dispositif de la Fig. 3 permet de réaliser un convertisseur permettant d'afficher plusieurs données indépendantes, par exemple dieux doimées numériques. Il est prévu, dans ce cas, deux sources lumineuses qui son des diodes semi-conductrices luminescentes h1 et h2 placées côte à côte comme la source 11. La Fig. 4 représente le montage d'excitation de ces diodes. Les impulsions TM1 et obtenues à la sortie de deux comparateurs q1 et q2, analogues au comparateur 24 de la Fig. 2, sont modulées par deux signaux sinusoi- daux de fréquences élevées respectives F1 et F2 dans les circuits modulateurs respectifs P1 et P2. Ces impulsions ainsi modulées sont transmises toutes deux au primaire fixe 26a du transformateur de la Fig. 3.Les signaux recueillis au secondaire 26b de ce transformateur sont appliqués aux deux diodes h1 et h2 par I' inter- médiaire de deux circuits bouchons l1, c1 et l2, c2. L'impulsion TM1 modulée à la fréquence F1 est arrêtée par le circuit l1, c1 et ne peut actionner la diode h1. Par contre, elle peut actionner la diode h2. Il est ainsi possible d'afficher concentriquement plusieurs données. Dans l'exemple précédent, la fréquence F1 peut Outre égale à 5 MHz et la fréquence F2 à 6 MHz. Cette réalisation peut être rendue plus commode en décalant les diodes , h2 d'un même angle sur le pourtour du disque. Il faut alors décaler les impulsions TZ de ce même angle, ce qui peut astre obtenu en utilisant une seule taste de zéro, mais plusieurs aimants 10 décalés angulairement de l'angle en question, De nombreuses variantes sont possibles et rentrent dans le cadre de l'invention. En particulier, l'aiguille 3 de la Fig. 1 peut Autre remplacéepar un simple trait très fin et de couleur claire, tracé radialement sur le disque 7 lui-même, lequel est recouvert au contraire d'une couche de couleur sombre pour le spectre de la lunière du tube 11. Suivant une autre variante, dans le but dtamé- liorer la contraste, ce trait-index peut être tracé à l'aide d'une encre fluorescente, tandis que le tube 11 émet dans le spectre ultra-violet un rayonnement capable d'exciter la fluorescence de cette encte. Enfin, dans la réalisation de la Fig. 3, il est possible dtaf ficher deux grandeurs numériques ensemble en utilisant un seul tube qui reçoit simultanément les deux impulsions d'excitation de ce tube lorsque l'identification de chaque grandeur importe peu et lorsqu'il s'agit par exemple de mesurer la valeur absolue de leur différence. REVENDICATIONS 1 - Procédé de conversion numérique-analogique d'une grandeur caractérisé en ce qu'un index fixé sur u disque tournant uniformément, se déplaçant devant uu cadran gradué fixe, est éclairé par intermittence par une source lumineuse excitée une fois par tour du disque par des impulsions electriques de commande dont l'instant d'émission est proportionnel à la valeur de la grandeur à mesurer relativement à la période de rotation dudit disque. 2 - Appareil convertisseur d'angles numérique-analogique caractérisé en ce qutil comprend un disque tournant, une piste magnétique située à la périphérie du disque sur laquelle ont été enregistrés des points magitiques, une tette de lecture de cette pistemagnétique reliée à l'entrée d'un compteur, une mémoire contenant la donnée numérique à afficher, un circuit comparateur qui compare le contenu du compteur et de la mémoire et qui émet une impulsion d'excitation lorsque ces contenus sont égaux etue source lumineuse recevant cette impulsion et éclairant un index lié au disque situé devant un cadran fixe gradué, 3 - Appareil convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mémoire qui contient la donnée à afficher est un compteur électronique. 4 - Appareil convertisseur selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément magnétisé placé s-jr le disque, une teste de lecture fixe de cet élément, les impulsions recueillies par cette tête étant transmises à des circuits de remise à zéro desdits compteurs, de façon à remettre à zéro cycliquement lesdits compteurs. 5 - Appareil convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit index est une aiguille fixée radialement sur le disque tournant0 6 - Appareil convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre plusieurs autres sources lumineuses excitées par des impulsions de sortie de plusieurs comparateurs et permettant d'afficher simultanément plusieurs données aiialogiques sur ledit cadran.