Brevet FR2110282A1 — publié le 19720602

-1 - 2110282 la présente invention concerne un circuit pour convertir la durée d'une impulsion électrique en une grandeur électrique proportionnelle telle que courant ou tension, circuit dans lequel un condensateur est chargé pendant la durée 5 de l'impulsion avec un courant constant et est maintenu à la tension atteinte après achèvement de l'impulsion. De tels dispositifs de mesure sont surtout nécessaires pour le réglage et le contrôle d'installations d'injection de carburant à commande électrique qui fonctionnent 10 sous une pression de carburant pratiquement constante et qui comportent des injecteur^ électromagnétiques actionnés par des impulsions et dans lesquels la quantité de carburant injecté est déterminée par la durée des impulsions. L'invention a pour but de fournir 15 un dispositif d'une construction simple, fonctionnant cependant d'une façon précise et à l'aide duquel on peut capter également des impulsions isolées. L'invention concerne à cet effet un circuit du type ci-dessus caractérisé en ce que le processus de 20 charge de condensateur est retardé d'une période prédéterminée par rapport au début d'impulsion et en ce que le condensateur est maintenu jusqu'au début du processus de charge à une tension initiale qui correspond au temps de retardement. L'invention est basée sur le mode 25 de charge linéaire connu d'un condensateur pendant la durée d'impulsion. Dans ce procédé de mesure, la tension atteinte par le condensateur est explorée après la fin de l'impulsion. Fondamentalement , le condensateur peut se charger à partir de l'instant d'impulsion t = 0 à une tension proportionnelle à la durée 30 d'impulsion, auquel cas la tension initiale est à chaque fois nulle. Cela rendrait cependant nécessaire que le circuit "d1 exploration présente pour une tension nulle une nette discontinuité dans la courbe caractéristique, ce qui ne peut cependant être obtenu qu'avec une dépense élevée à l'aide de composants électroniques. Pour 35 remédier à cet inconvénient et pour établir une relation linéaire entre la durée d'impulsion et le courant proportionnel à celle-ci, il est prévu suivant l'invention un circuit agencé de manière que le processus de charge du condensateur soit retardé d'un intervalle fixe par rapport au début d'impulsion et en ce que le condensateur 40 soit maintenu jusqu'au début du processus de charge à une tension 71 361kl initiale qui correspond au temps de retard réglé. De cette manière, on évite de prévoir pour le circuit d'exploration une transition nette entre la condition de blocage absolu et la fourniture d'un courant exactement proportionnel. 5 Suivant une autre caractéristique de l'invention, on prévoit pour des impulsions successives correspondant à une séquence, que les impulsions commandent, alternativement le processus de charge dans l'un de deux condensateurs. A cet égard, il peut être avantageux de prévoir un commutateur 10 électronique bistable qui comporte deux sorties de polarités opposées dont l'une est reliée par une première porte ET au dispositif de charge du premier condensateur et par l'intermédiaire d'une troisième porte ET à un dispositif de décharge associé à ce condensateur tandis que l'autre sortie est reliée par l'intermédiaire 15 d'une seconde porte ET au dispositif de charge et par l'intermédiaire d'une quatrième porte ET au dispositif de décharge du second condensateur. De cette manière, il est possible, pendant une impulsion en cours, d'effectuer la charge d'un des condensateurs tandis que simultanément l'exploration et l'indication de la tension 20 d'emmagasinage atteinte pendant l'impulsion précédente s'effectuent dans l'autre condensateur. Pour pouvoir éliminer des condensateurs qui ne présentent que des capacités relativement faibles, il est nécessaire que le dispositif d'exploration charge aussi peu que possible" le condensateur pendant le processus d'exploration et ait 25 par conséquent une résistance d'entrée de très forte valeur ohmique. Ce problème peut être résolu d'une manière simple en ce que le transistor utilisé pour l'exploration et relié par sa base au condensateur est utilisé comme transistor à émetteur asservi - notamment dans un circuit de Darlington. Lorsqu'il est prévu un commutateur utilisé 30 de la manière indiquée plus haut, on peut relier aux deux sorties du commutateur respectivement un transistoe servant à explorer la tension de condensateur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un 35 exemple de réalisation de l'invention, dessins dans-lesquels : - la figure. 1 est un schéma synoptique d'un circuit de mesure de durée d'impulsions; - la figure 2 est un diagramme permettant d'expliquer le mode de fonctionnement du circuit .de la figure 1, 40 - la figure 3 est un schéma de détail 71 36141 - 3 - 2110282 du circuit de la figure 1 » le circuit représenté sert à mesurer la durée d'impulsions qui peuvent se succéder à intervalle temporel irrégulier et il permet de produire un courant proportionnel à 5 la durée d'impulsions et pouvant être indiqué dans un milliampère-mètre 10 agencé sous forme d'un instrument indicateur à aiguille. Comme éléments essentiels, le circuit comporte deux condensateurs d'emmagasinage représentés en 11 et 12 dans le schéma synoptique de la figure 1 et chargés par un courant constant pendant la durée 10 d'une impulsion à mesurer. Au cours de ce processus de charge, la tension Uc produite par emmagasinage de la charge augmente dans les condensateurs jusqu'à une valeur proportionnelle à la durée d'impulsions,de sorte que la valeur de tension atteinte peut être explorée après la ifin d'une impulsion. A cet effet,, il est prévu 15 pour chacun des deux condensateurs d'emmagasinage 11 et 12 un transistor d'exploration ou ï2» ces transistors sont reliés par leurs collecteurs à l'instrument indicateur 10 et ils sont branchés dans un circuit à émetteurs asservis afin d'obtenir pour les deux condensateurs une résistance de charge d'une valeur ohmique aussi 20 élevée que possible. lies résistances branchées dans les conducteurs aboutissant aux émetteurs sont réglables et elles portent les références et Bg SU2, les figures 1 et 3. En particulier il est avantageux que les deux transistors d'exploration 3^ et Tg soient constitués par des transistors à effet de champ ou bien, 25 comme indiqué sur la figure 3, par des transistors de type npn reliés entre eux.par un circuit de Darlington. Etant donné que les courbes caractéristiques intensité-tension des composants électroniques ne présentent aucune discontinuité nette lors de la transition entre la condition 30 de blocage et la condition conductrice, mais ont au contraire dans cette zone un profil uniforme, le circuit de l'invention est agencé de manière que les transistors d'exploration et ï2 ne fonctionnent que dans la zone linéaire de leur caractéristique. A cet égard, il est prévu dans le 35 circuit de la figure 1 un organe de différentiation 15, un multivibrateur monostable 20, un soustracteur d'impulsions 30, un étage d'inversion 38 relié en série avec ce dernier ainsi qu'un multivibrateur bistable 40 qui fait en sorte que les impulsions successives d'une séquence déclenchent alternativement dans l'un des con-40 densateurs 11 et 12 un processus de charge et qu'à chaque fois ce 71 36141 2110282 soit le dispositif d'exploration associé au condensateur chargé par l'impulsion précédente qui soit enclenché. Du fait que les condensateurs doivent être déchargés jusqu'à taxe tension résiduelle déterminée avant le pro-5 cessus de charge suivant, un dispositif de décharge est associé à chacun des condensateurs. Pour pouvoir effectuer le processus de charge et de décharge à l'aide du multivibrateur commun bistable 40, chacun des deux condensateurs est associé à une paire de portes ET 60, 80 ou 70 , 90. En outre, sont prévues dans le multivibrateur monosta-10 ble 40 deux sorties A.j et A2 de polarités opposées, la sortie A1 étant reliée par l'intermédiaire de la première porte ET 60 au dispositif de charge du premier condensateur 11 et par l'intermédiaire de la troisième porte ET 80 à un dispositif de décharge D^ associé à ce condensateur, l'autre sortie Ag du multivibrateur bistable 40, appelé 15 également fréquemment bascule, est reliée par l'intermédiaire de la seconde porte ET 70 au dispositif de charge 12 et par l'intermédiaire de la quatrième porte ET 90 au dispositif de décharge Dg dû second condensateur 12* En particulier le circuit représenté sur la 20 figure 3 a la structure suivante : !>' impulsion ou les impulsions J à mesurer sont appliquées initialement à l'étage de différentiation 15 qui se compose d'un condensateur de couplage 16 de faible capacité, de deux résistances 17, 18 formant un diviseur de tension ainsi que 25 d'une diode 19« Cette diode est reliée à la base du transistor d'entrée 21 correspondant au multivibrateur monostable 20. le multivibrateur monostable sert alors à déterminer le temps de retard tQ cité au début et commençant en même temps qu'une impulsion J à mesurer. Il comporte en outre un transistor de sortie 22 qui 30 est relié par sa base et par l'intermédiaire d'une résistance 23 au collecteur du transistor d'entrée 21 et à une résistance 24 assurant la connexion avec m conducteur positif commun 25. Un condensateur 27 est relié à la résistance de collecteur 26 du transistor de sortie 22 et coopère avec une résistance de base 28, 35 maintenant le transistor d'entrée 21 conducteur dans la condition de repos, comme organe de temporisation, de manière à déterminer la durée t du temps de retard, le condensateur 27 étant en outre relié à la base du transistor d'entrée 21, Aussitôt qu'une des impulsions J à mesurer commence, le transistor d'entrée 21 est 40 bloqué et le transistor de sortie 22 est rendu conducteur. la. charge électrique appliquée au condensateur 27 maintient alors dans la condition de blocage le transistor d'entrée pendant 71 36141 - 5 - 2110282 la durée d'une impulsion de retard JQ de durée tQ, afin de raccourcir la durée t^ de l1impulsion à mesurer. Cela se produit du fait qu'aussi bien le collecteur du transistor d'entrée 21 que l'électrode d'entrée du condensateur de couplahe 16 sont reliés par 5 l'intermédiaire d'une de deux diodes 31 et 32 à la base d'un transistor 34 correspondant à l'étage de soustraction d'impulsions 30, la base du transistor 34 étant reliée au conducteur négatif commun 35 par une résistance 36 tandis que son collecteur est relié au conducteur positif commun 25 par l'intermédiaire d'une" résistance 10 37. Le transistor 34 peut être maintenu dans la condition de blocage seulement pendant la période,où d'une part l'électrode d'entrée du condensateur de couplage 16 est maintenue à un potentiel négatif par l'impulsion J à mesurer,et où d'autre part 15 le collecteur du transistor d'entrée est situé approximativement au potentiel négatif. Cela est mis en évidence sur la figure 2 par la courbe P21 qui redonne le profil du potentiel de collecteur du transistor 21. Tant que le transistor 21 est bloqué, son collecteur se trouve à un potentiel positif. Ce n'est qu'après le retour du 20 multivibrateur monostable 20 dans sa condition initiale stable que le transistor 34 correspondant à l'étage de soustraction 30 peut être bloqué. Cela se produit en référence à la figure 2 à l'instant t^ qui est retardé du temps t par rapport à l'instant initial t-^ pour une première impulsion à mesurer et indiquée par G-^ sur la 25 figure 2. Au début de l'impulsion résiduelle J^q enclenchée à l'instant t^, le multivibrateur bistable 40.servant de dispositif de commande alternée est commuté dans sa condition de marche opposée. En particulier le multivibrateur bistable 40 comporte un premier transistor 41 de type npn et un second transis-30 tor 51 de même type qui se trouve constamment dans un état opposé au premier transistor. Les bases des deux transistors sont chacune reliées par l'intermédiaire d'une résistance 44, 54 au conducteur négatif. Le collecteur du premier transistor 41 est relié par l'intermédiaire d'une résistance 47 au conducteur positif 25. 35 II constitue simultanément la seconde sortie A2 du multivibrateur bistable et il est en outre relié par l'intermédiaire d'une résistance 58 et d'une diode 56 à la base du second transistor 51. Le collecteur du second transistor 51 forme par contre la première sortie A^ du dispositif de commande alternée et il est relié au 40 conducteur positif 25 par l'intermédiaire d'une résistance 47 71 36141 - 6 - 2110282 et en outre à la base du premier transistor 41 par l'intermédiaire d'une résistance 48 et d'une diode 46. La structure symétrique du multivibrateur est complétée par deux condensateurs de couplage 43 et 43' de capacités égales; ces condensateurs étant tous deux 5 connextés par une de leurs électrodes au collecteur du transistor 34 de l'étage de soustraction. L'autre électrode du condensateur 43 est reliée au collecteur du premier transistor 41 par l'intermédiaire d'une résistance 42 et à sa base par l'intermédiaire d'une diode 45 dont l'anode est connectée à l'anode de la diode 46 et à 10 la résistance de couplage de réaction 48. De la même manière, la seconde électrode du condensateur de couplage 43' est reliée au collecteur du second transistor 51 par l'intermédiaire d'une résistance 52 et à la base de ce transistor par l'intermédiaire d'une diode 55 dont l'anode est connectée à celle de la diode et à 15 la résistance de couplage de réaction 58. Pour garantir une position initiale déterminée, il est prévu entre la base du transistor 41 et la base du transistor 51 la combinaison-série d'une résistance 59 et d'un condensateur 53. Jusqu'à-l'instant tj, le potentiel P38 à la 20 sortie de l'étage d'inversion 38 (potentiel du collecteur du transistor d'inversion 38) est positif,de sorte que le transistor 61 de la première porte ET est maintenu conducteur par l'intermédiaire de la diode 67 et que le courant de charge fourni par le transistor de charge 111 et dont la valeur est réglée par la résis-25 tance 112 est appliqué au condensateur 11. A l'instant tj, la charge est par conséquent amorcée de manière à bloquer le transistor ET 61. En conséquence, le courant de charge peut parvenir par l'intermédiaire de la diode 113 à l'électrode du condensateur d'emmagasinage 11 qui est reliée au dispositif d'exploration T1. 30 Le courant de charge est constant et produit par conséquent une tension linéaire Uol augmentant avec la durée de l'impulsion J^q et atteignant la valeur à l'instant tg correspondant à la fin de l'impulsion. Pour pouvoir indiquer cette valeur, le dispositif 35 d'exploration T1 est enclenché à l'instant tg « A cet instant le premier transistor 41 du dispositif de commutation 40 devient conducteur, comme l'indique sur la figure 2,1a courbe donnant le potentiel à la seconde sortie Ag»ce potentiel décroissant jusqu'à zéro. 40 Par l'intermédiaire de l'instrument indicateur 10 et des deux transistors, branchés en circuit de Darlington, du 71 36141 -7- 2110282 dispositif d'exploration , on peut par conséquent faire passer dans la résistance et dans le premier transistor 41 un courant qui est proportionnel à la tension dans le condensateur 11• Cette tension reste pratiquement constante pendant la mesure car 5 le courant d'indication ne sollicite pratiquement pas le condensateur d'emmagasinage 11. l'exploration et l'indication se poursuivent jusqu'à ce que, à la fin de l'impulsion Jg ^ mesurer, désignée par tg sur la figure 2, le dispositif indicateur 10 soit commuté sur l'autre moitié de circuit associée au second condensateur d'emma-10 gasinage 12» Du fait que, à l'instant tg, la première sortie Al du dispositif de commutation 40 prend le potentiel du conducteur négatif 35, le transistor ET 81 de la troisième porte ET 80 est bloqué à cet instant et le transistor de charge 101, précédemment bloqué, est rendu conducteur. le décharge du condensateur d'emma-15 gasinage 11 peut alors s'effectuer très rapidement par l'intermédiaire de la diode 114, conductrice dans cette direction, et de la voie collecteur-émetteur du transistor de décharge 101 jusqu'à la valeur Uq qui est déterminée par le rapport des deux résistances 105 et 107. Cette tension résiduelle différente de zéro est conser-20 vée jusqu'au début du processus de charge suivant dans le condensateur d'emmagasinage 11 et elle est choisie à une valeur suffisamment grande pour correspondre à la durée de l'impulsion de retard JQ. Pour éviter en toute sécurité, pendant la condition de blocage du transistor de décharge 101 se prolongeant jusqu'à 25 l'instant tg, que le condensateur d'emmagasinage 11 puisse recevoir une charge par l'intermédiaire de la résistance réglable 105, est prévue additionnellement entre cette résistance et le collecteur du transistor 819 qui se trouve à chaque fois dans une condition opposée à celle du transistor 101, une diode 108 à l'aide de laquelle le 30 point de jonction de la diode 106 et de la résistance 105 est maintenu à un potentiel négatif par le transistor ET 81 lorsque le transistor de décharge 101 est bloqué. Du fait de branchement symétrique du second condensateur d'emmagasinage 12, la seconde porte ET 70 correspondant 35 à ce condensateur comporte une résistance de collecteur 72, une résistance de base 74 et une autre résistance 75 branchée entre les deux diodes d'entrée 76 et 77 et la base du transistor 71• la diode 76 est reliée à la seconde sortie Ag du dispositif de commande alternée 40 alors que par contre la diode 77 est connectée au 40 collecteur du transistor d'inversion 38. le transistor 71 est bloqué 71 36141 -8" 2110282 par l'intermédiaire de l'une de ses deux diodes jusqu'à la fin de l'impulsion de retard JQ se produisant à l'instant ty et qui a été déclenchée en même temps que l'impulsion suivante Jg à mesurer, ce qui permet au transistor de charge 121 associé au 5 dispositif de charge L2 de fournir un courant de charge au condensateur 12. Pendant l'impulsion résiduelle JgQ correspondant à l'impulsion Jg à mesurer, la tension au condensateur 12 augmente linéairement jusqu'à la fin d'impulsion se produisant à l'instant tg de manière à atteindre une valeur Ug qui est "bien plus faible 10 que la tension dans le condensateur lors de la mesure de la première impulsion . Cette tension est captée par le dispositif d'exploration Tg et elle produit alors un courant proportionnel à cette tension, désignée par Jg2 sur la figure 2 et indiquée par l'instrument 10,jusqu'à ce qu'elle soit réappliquée au premier 15 condensateur 11 de la manière précédemment décrite à la fin de la troisième impulsion de mesure J^ correspondant à l'instant Tg. L'avantage particulier du dispositif de mesure décrit consiste en ce que chaque impulsion individuelle peut êyre mesurée avec une grande précision et en ce que, pour la lecture 20 des différentes impulsions, on dispose d'un temps suffisamment long. En particulier, lors du réglage d'installations d'injection à commande électronique, un tel mode de fonctionnement est particulièrement avantageux car on doit régler des impulsions d'une durée prédéterminée en fonction de conditions de fonctionnement déter-25 minées de la pression dans le tube d'admission d'un moteur à combustion interne. Le déclenchement des différentes impulsions pendant les opérations de réglage peut alors être effectué au gré de chaque opérateur,de sorte que celui-ci a seulement besoin d'effectuer la lecture de l'instrument indicateur associé au dispositif de mesure. 30 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté , à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 36141 REVENDICATIONS 1°) Circuit pour convertir la durée d'une impulsion électrique en une grandeur électrique proportionnelle telle que courant ou tension, circuit dans lequel un condensateur est 5 chargé pendant la durée de l'impulsion avec un courant constant et est maintenu à la tension atteinte après achèvement de l'impulsion, circuit caractérisé en ce que le processus de charge du condensateur est retardé d'une période prédéterminée par rapport au début d'impulsion et en ce que le condensateur est maintenu jusqu'au début 10 du processus de charge à une tension initiale qui correspond au temps de retardement 2°) Circuit suivant la revendication 1, utilisé avec des impulsions successives, caractérisé en ce que les impulsions commandent alternativement le processus de charge dans l'un de deux 15 condensât eurs• 3°) Circuit suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'est prévu un commutateur électronique bistable qui comporte deux sorties de polarités opposées dont l'une est reliée par l'intermédiaire d'une première porte ET au dispositif de charge du 20 premier condensateur et par l'intermédiaire d'une troisième porte ET à un dispositif de décharge associé à ce condensateur, tandis que l'autre sortie est reliée par l'intermédiaire d'une seconde porte ET au dispositif de charge et par l'intermédiaire d'une quatrième porte ET au dispositif de décharge du second condensateuri 25 4°) Circuit suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 3f caractérisé en ce que, pour l'exploration de la tension de condensateur, un transistor est relié par sa base à ce condensateur* 5°) Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, pour obtenir une haute résistance de charge, le 30 transistor est branché comme un transistor à émetteur asservi, notamment dans un circuit de Darlington. 6°) Circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le dit transistor est constitué par un transistor à effet de champ. 35 7°) Circuit suivant l'une quelconque des reven dications 4 à 6, caractérisé en ce que le dit transistor est relié à un ampèremètre. 8°) Circuit suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que chacune des deux sorties du 40 commutateur est reliée à un transistor servant à explorer la tension de condensateur•