Brevet FR2128567A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne les indicateurs de vitesse de rotation destinés à être utilisés avec des synchromachines de commande parfois dénommées "synchrotransmetteurs". Les indicateurs de vitesse de rotation connus sont fréquemment 5 utilisés par exemple dans des équipements de navigation dans lesquels une génératrice tachymëtrique peut être accouplée directement à un moteur d'entraînement en azimut associé à un compas gyroscopique. Cependant, l'utilisation de tels indicateurs est extrêmement limitée dans la mesure où ils sont relativement in-10 sensibles à des vitesses de rotation faibles, du fait que la génératrice tachymétrique ne produit aucun signal de sortie utile dans ces conditions. De plus, la sensibilité des systèmes ëlectJt>-mécaniques de ce genre ne peut être modifiée sans démonter tout le système. 15 Bien qu'elle ne soit pas limitée aux systèmes de navigation, la présente invention se réfère plus particulièrement à des indicateurs destinés à être utilisés avec des synchromachines de commande qui sont des appareils du type de ceux utilisés dans de tels systèmes de navigation. En général, les indicateurs selon 20 l'invention peuvent être utilisés conjointement av-ec des synchromachines de commande fonctionnant dans un environnement quelconque. Des essais antérieurs effectués pour obtenir la vitesse de rotation des rotors montés dans de telles synchromachines de commande ont nécessité de prévoir des circuits complexes pour 25 transformer les signaux de sortie des synchromachines de commande en des informations de vitesse utiles. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'apporter une solution à ces problèmes. Elle est matérialisée dans un indicateur de vitesse de ro-30 tation destiné à être utilisé conjointement avec une synchro-machine de commande du type produisant trois ondes porteuses présentant des amplitudes qui indiquent la position angulaire du rotor prévu dans le transmetteur, cet indicateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure, un dispo-35 sitif destiné à convertir chacune des ondes porteuses en une tension continue ayant une amplitude représentant l'amplitude de l'onde porteuse correspondante, un dispositif logique destiné à sélectionner la tension continue ayant une amplitude intermédiaire ou comprise entre celles des deux tensions continues restantes à 72 07380 2 2128567 un instant donné quelconque, un dispositif destiné à fournir des signaux différentiels indiquant la vitesse de variation ou gradient de chacune des tensions continues, et un dispositif de commutation fonctionnant en réponse à la tension continue sé-5 lectionnée par le dispositif logique,de manière à actionner le dispositif de mesure à l'aide d'un signal différentiel obtenu à partir de la tension continue sélectionnée. Un indicateur de vitesse de rotation selon l'invention et utilisé conjointement avec une synchromachine de commande va 10 maintenant être décrit à titre d'exemple uniquement et en se référant aux dessins annexés, donnés à titre non limitatif, et dans lesquels La fig. 1 est une représentation graphique facilitant l'explication du fonctionnement de l'indicateur selon l'invention. 15 La fig. 2 est une représentation schématique sous forme de blocs de l'indicateur et de la synchromachine. La fig. 3 est une représentation schématique d'un circuit logique faisant partie de l'indicateur. Selon les figures, la synchromachine de commande 27 (qui 20 est visible sur la fig. 2) comprend un rotor bobiné comportant un enroulement qui est excité selon une fréquence de porteuse convenable. Un enroulement statorique de la synchromachine 27 fournit trois tensions de sortie dont les amplitudes et les polarités relatives définissent la position angulaire du rotor 25 par rapport au stator. Si l'on se réfère plus particulièrement à la fig. 1, celle-ci montre la manière dont la tension d'excitation, qui présente par exemple une fréquence de l'ordre de 400 Hertz, est modulée au fur et à mesure que le rotor est entraîné en rotation, de sorte 30 que l'enveloppe de modulation des trois tensions des phases de sortie A, B et C de la synchromachine ressemble aux tensions apparaissant dans un système triphasé, le diagramme de la fig.l montrant la tension de sortie de la synchromachine exprimée en fonction de l'angle du rotor. 35 Pour une position nominale du rotor de 0^°, la tension de phase C présente une amplitude indiquée par le point 11 sur la fig. 1, alors que la tension de phase B présente une amplitude indiquée par le point 13 et que la tension de phase A présente- une amplitude nulle comme indiqué par le point 15. 72 07380 3 2128567 Au fur et à mesure que le rotor est entraîné en rotation selon des angles croissant par valeurs positives, la tension de phase B augmente jusqu'à atteindre une valeur maximale négative pour un déplacement angulaire 0 . Pendant ce temps, la tension de phase 5 A croît alors que la tension de phase C décroît, ces deux tensions étant égales au niveau d'un point 17. Au fur et à mesure que le déplacement du rotor se poursuit et dépasse la valeur 0 , l'amplitude de la tension d'excitation correspondant à la phase A atteint une valeur maximale positive pour un déplacement angulaire 10 0£- Les amplitudes des tensions des phases B et C pour l'angle deviennent égales comme indiqué par le point d'intersection 19 des enveloppes. Au fur et à mesure que l'angle de déplacement rotorique continue à augmenter, il apparaît des points d'intersection d'enveloppes supplémentaires 21, 23, 25, etc. 15 La vitesse de rotation du rotor (c'est-à-dire sa vitesse de déplacement) peut être déterminée en mesurant la vitesse de variation ou le gradient de l'une quelconque des enveloppes de modulation représentées sur la fig. 1. Cependant, du fait que ces enveloppes sont essentiellement non linéaires, de telles 2 0 mesures seraient difficiles. Néanmoins, il est à noter .que les parties centrales des courbes visibles sur la fig. 1 et situées entre les points d'intersection des enveloppes voisines présentent une pente sensiblement uniforme. Par conséquent, la vitesse de variation d'une courbe reliant deux points d'intersection 25 d'enveloppes voisines est sensiblement constante. De plus, bien que les parties ou tronçons centraux vi?isins présentent des pentes opposées, les amplitudes ou valeurs absolues des pentes de toutes les parties centrales sont les mêmes. L'appareil selon l'invention fonctionne de manière à n'uti-30 liser que les parties centrales des diverses tensions de phases. Le mode de fonctionnement de l'indicateur selon l'invention sera mieux compris en se référant à la fig. 2. La synchromachine de commande 27 fournit des tensions à trois canaux séparés 29, 31 et 33. La tension provenant de la phase A est ap-35 pliquée à un démodulateur 35 faisant partie du canal 29. Ce démodulateur 35 est un redresseur sensible à la phase classique qui convertit la valeur alternative modulée provenant de la synchromachine de commande 27 en un signal continu VA dans l'amplitude et la phase varient avec la modulation. De tels 72 07380 4 2128567 redresseurs sensibles à la phase sont étudiés par exemple dans l'ouvrage de W.R. Ahrendt, concernant la pratique des servomécanismes et ayant pour titre "Servomechanism Practice", édité en 1954 par la Société McGraw-Hill Book Company (New York)-5 Le signal V est inversé dans un amplificateur 37 et le signal résultant -V^ est appliqué à un circuit de différentiation 39 de manière à obtenir le signal Ce signal de sortie provenant du circuit de différentiation 3 9 est inversé dans un amplificateur 41 de manière à obtenir un signal -V . .A 10 Le signal d'amplitude inversé -V provenant de l'amplificateur 37, le signal différentiel provenant du circuit 3 9 et le signal différentiel inversé provenant de l'amplificateur inverseur 41 sont appliqués à un circuit logique 43. Les canaux 31 et 33 sont identiques au canal 29. Le 15 signal de sortie du circuit logique 43 est appliqué à un dispositif indicateur ou d'affichage 45 qui est,par exemple^un appareil de mesure à courant continu et à zéro central. Les composants ou éléments constitutifs sont polarisés de façon que les signaux d'amplitude appliqués au circuit logique 20 soient effectivement rapportés à un niveau de référence situé au-dessous des courbes visibles sur la fig. 1. Par conséquent, entre les angles 0^ et 0^, l'amplitude de la tension de phase A est supérieure à l'amplitude de la tension de phase C, et l'amplitude de la tension de phase C est supérieure à celle de 25 la tension de phase B. Le circuit logique 43 est représenté sur la fig. 3. Les divers signaux d'amplitude inversés (-V , -V et -V ) sont A B C appliqués à trois circuits de comparaison 47, 49 et 51. Le circuit de comparaison 47 compare les amplitudes des tensions 30 des phases A et B et fournit un signal de sortie à haut niveau toutes les fois que l'amplitude de la tension provenant de la phase A dépasse l'amplitude de la tension provenant de la phase B. Le circuit de comparaison 47 produit un signal de sortie à faible niveau toutes les fois que l'amplitude de 35 la tension provenant de la phase A est inférieure à la tension provenant de la phase B. Le circuit de comparaison 49 produit un signal à haut niveau lorsque la tension provenant de la phase A dépasse la tension provenant delà phase C et produit un signal à faible niveau 72 07380 5 2128567 lorsqu'apparaissent des conditions inverses. Enfin, le circuit de comparaison 51 produit un signal de sortie à haut niveau lorsque la tension provenant de la phase B dépasse la tension provenant de la phase C et produit un signal à faible niveau 5 lorsqu'apparaissent les conditions inverses. La tension provenant du circuit de comparaison 47 est appliquée à l'une des bornes d'entrée d'un conditionneur d'intersection ou porte ET 53 ainsi qu'à l'une des bornes d'entrée d'un conditionneur d'intersection ou porte ET 55. Le signal de sortie du circuit de 10 comparaison 47 est également appliqué, par l'intermédiaire d'un circuit d'inversion 57, à l'une des bornes d'entrée d'un conditionneur d'intersection ou porte ET 59 ainsi qu'à l'une des bornes d'entrée d'un conditionneur d'intersection ou porte ET 61. Par conséquent, lorsqu'un signal à haut niveau est pro-15 duit au niveau de la sortie du circuit de comparaison 47, les portes ET 53 et 55 sont validées. Lorsqu'un signal à faible niveau est produit par le circuit de comparaison 47, les portes ET 59 et 61 sont validées. Le circuit de comparaison 49 est connecté d'une manière 20 similaire de façon qu'un signal d'entrée soit appliqué à la porte ET 59 ainsi qu'à un conditionneur d'intersection ou porte ET 63 lorsque ce circuit de comparaison 49 produit un signal de sortie à haut niveau et de façon qu'un signal d'entrée soit appliqué à la porte ET 55 ainsi qu'à un conditionneur d'inter-25 section ou porte ET 65 lorsque ce circuit de comparaison 49 produit un signal de sortie à faible niveau. D'une manière similaire, le circuit de comparaison 51 produit un signal d'entrée respectivement appliqué aux portes 53 et 65 ou bien aux portes 61 et 63 en réponse à un signal de 30 sortie à haut niveau ou à faible niveau. Chacune des portes ET précitées produit un signal de sortie à faible niveau lorsque ses deux bornes d'entrée reçoivent un signal d'entrée et produit un signal de sortie à haut niveau dans tous les autres cas. Le signal de sortie provenant de chacune des portes ET 35 est inversé dans un circuit approprié faisant partie des circuits d'inversion d'un ensemble 67. Les signaux de sortie provenant des circuits d'inversion de l'ensemble 67 sont utilisés pour actionner des commutateurs correspondants faisant partie d'un ensemble 69, l'un de ces commutateurs étant désigné 11 07380 6 2128567 par 73. Les commutateurs de l'ensemble 69 reçoivent des tensions qui proviennent des circuits de différentiation ainsi que des circuits d'inversion et de différentiation et qui représentent respectivement les valeurs différentielles directes 5 et inversées correspondant aux tensions de sortie de la synchromachine. Les commutateurs sont actionnés en réponse aux signaux provenant des inverseurs de l'ensemble 67. Les signaux de sortie des commutateurs de l'ensemble 69 sont appliqués à une borne de sortie 71. 10 Le circuit logique 43 fonctionne selon les conditions résumées dans le tableau suivant et visibles sur la fig. 3 : Conditions Différentielle utilisée VC>VA>VB K VB>VA>VC -K 15 VA>VB>VC ^ VC>VB>VA -VB VB>VC>VA ^ V >V >V -V A C B C D'après le tableau précédent et la fig. 1, il est visible 20 qu'un signal différentiel donné est appliqué à la borne de sortie 71 toutes les fois que l'amplitude de la tension appliquée au circuit logique 43 et provenant du démodulateur correspondant est comprise entre les amplitudes des tensions provenant des deux démodulateurs restants. 25 Par conséquent, la valeur différentielle positive de la tension de phase A est appliquée à la borne de sortie 71 lorsque l'amplitude de la tension de phase A est supérieure à celle de la tension de phase B, mais inférieure à celle de la tension de phase C. D'une manière similaire, la valeur différentielle 30 inversée de la tension de phase A est appliquée à la borne de sortie 71 lorsque l'amplitude de la tension de phase A est supérieure à l'amplitude de la tension de phase C, mais inférieure à l'amplitude de la tension de phase B. Il est également visible, d'après le tableau précédent et 35 la fig. 1, qu'au fur et à mesure que le rotor de la synchromachine tourne de façon que l'angle 6 augmente, les tensions continues atteignent leurs valeurs maximales respectives selon 72 07380 7 2128567 la séquence ABCABCA... De plus, lorsque les amplitudes relatives instantanées des tensions continues diminuent selon la même séquence, un signal différentiel positif est utilisé. Lorsque les amplitudes relatives instantanées des tensions 5 continues diminuent selon la séquence opposée, un signal différentiel inversé est utilisé. De plus, il est visible qu'un signal d'actionnement des commutateurs apparaît au niveau de la sortie d'un seul inverseur de l'ensemble 67 selon ce qui est déterminé par les amplitudes instantanées relatives des 10 diverses tensions continues. A titre d'exemple, on considère le cas pour lequel l'amplitude de la tension de phase A est inférieure à celle de la tension de phase C mais supérieure à celle de la tension de phase B. Dans ces conditions, le circuit de comparaison 47 produit un 15 signal de sortie à haut niveau de manière à valider les portes 53 et 55. Le circuit de comparaison 4 9 produit un signal de sortie à faible niveau qui valide les portes 55 et 65. Le circuit de comparaison 51 produit un signal de sortie à faible niveau qui valide les portes 61 et 63. Par conséquent, la porte 20 55 reçoit deux signaux d'entrée. Le signal de sortie à faible niveau résultant qui provient de la porte 55 est inversé dans le circuit d'inversion correspondant de l'ensemble 67 de manière à fermer le commutateur désigné par 73 dans l'ensemble 69 et à appliquer le signal différentiel positif provenant de 25 la phase A à la borne de sortie 71. Au fur et à mesure que se poursuit la rotation du rotor, les divers commutateurs se ferment selon la séquence convenable de manière à fournir continuellement du courant à l'appareil de mesure de sortie. 30 Par conséquent, si l'on se réfère à la fig. 1 et si le rotor occupe initialement la position correspondant à 0^ et tourne en passant par 0^ et ©2 dans cet ordre, la valeur différentielle directe de la tension de phase A est appliquée à l'appareil de mesure de sortie tandis que le rotor se trouve entre les 35 positionscorrespondant à et 0 . La valeur différentielle inversée correspondant à la tension de phase C est appliquée à l'appareil de mesure de sortie pendant que le rotor se trouve entre les positions correspondant aux valeurs ©^ et - Au fur et à mesure que le rotor continue à tourner, les valeurs 72 07380 8 2128567 différentielles et différentielles inversées successives sont appliquées à l'appareil de mesure de sortie comme le montrent les lignes en traits pleins qui sont visibles sur la fig. 1. Du fait que les valeurs différentielles inversées sont utilisées 5 toutes les fois que la pente sélectionnée est négative, le courant appliqué à 1'appareil de mesure de sortie s'écoule dans le même sens aussi longtemps que le sens de la rotation du rotor reste inchangé. Si le sens dé la rotation du rotor est inversé^ le sens de l'écoulement du courant est également inversé. 10 L'indicateur peut détecter de très faibles vitesses de rota tion. Cette particularité devient importante, par exemple lorsque l'indicateur est utilisé dans un'système de navigation. La vitesse de rotation minimale qui peut être détectée est déterminée par le seuil du gyrocompas plutôt que par le circuit des vites-15 ses. Les systèmes électromécaniques connus ne fonctionnent pas pour des vitesses aussi faibles du fait que la génératrice tachy-métrique est incapable de produire un signal de sortie utile dans de telles conditions. De plus, la sensibilité du circuit de l'indicateur peut être 2 0 aisément réglée en utilisant un potentiomètre ou un dispositif similaire. Par conséquent dans un système de navigation, le circuit de vitesse de rotation peut être facilement réglé sur une sensibilité élevée pour les manoeuvres d'accostage ou des manoeuvres similaires, et sur une sensibilité plus faible pour 25 la navigation. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 72 07380 9 2128567 REVENDICATIONS 1.- Indicateur de vitesse de rotation destiné à être utilisé conjointement avec une synchromachine de commande du type produisant trois ondes porteuses présentant des amplitudes qui indi-5 quent la position angulaire du rotor prévu dans le transmetteur, cet indicateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure (45), un dispositif (35) destiné à convertir chacune des ondes porteuses en une tension continue ayant une amplitude représentant l'amplitude de l'onde porteuse correspondante, un 10 dispositif logique (43) destiné à sélectionner la tension continue ayant une amplitude intermédiaire ou comprise entre celles des deux tensions continues restantes à un instant donné quelconque, un dispositif (39) destiné à fournir des signaux différentiels indiquant la vitesse de variation ou gradient de chacune des 15 tensions continues, et un dispositif de commutation (6 9) fonctionnant en réponse à la tension continue sélectionnée par le dispositif logique (43) de manière à actionner le dispositif de mesure (45) à l'aide d'un signal différentiel obtenu à partir de la tension continue sélectionnée. 20 2.- Indicateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les trois ondes porteuses présentent des enveloppes de modulation qui varient avec la rotation du rotor de la synchromachine d'une manière ressemblant à une onde de tension triphasée, le dispositif (35) destiné à convertir chacune des ondes porteu-25 ses comprenant un dispositif redresseur sensible à la phase et destiné à produire des tensions continues ayant des amplitudes instantanées représentant l'enveloppe de modulation des ondes porteuses de sorte que les tensions continues atteignent leurs valeurs maximales selon une première séquence prédéterminée 30 au fur et à mesure que le rotor tourne dans un premier sens, l'indicateur comprenant également un dispositif inverseur ( 41) destiné à fournir la valeur différentielle inversée de chacune des tensions continues, le dispositif logique (43) fonctionnant de manière à déterminer l'amplitude relative des tensions con-35 tinues, à sélectionner la tension continue ayant une amplitude intermédiaire ou comprise entre les amplitudes des deux tensions continues restantes pour coupler la tension différentielle correspondant à la tension intermédiaire au dispositif de mesure (45) lorsque les amplitudes relatives instantanées 72 07380 10 2128567 des tensions continues restantes décroissent selon l'ordre correspondant à la première séquence, et le dispositif de commutation (69) fonctionnant de manière à coupler la tension différentielle inversée correspondant à la tension intermédiaire au 5 dispositif de mesure (45) lorsque .les amplitudes relatives in-tantanées des tensions continues restantes décroissent selon l'ordre opposé à celui de la première séquence. 3.- Indicateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les tensions continues produites par le dispositif redresseur 10 (35) sont respectivement V , V et V , le dispositif de diffé- A D L rentiation (39) fonctionnant de manière à produire respectivement les tensions différentielles par rapport au temps , V_ • A B et V , le dispositif inverseur (41) fonctionnant de manière à fournir respectivement les valeurs différentielles inversées 15 -VA' -VB et -vc' dispositif logique (43) et le dispositif de commutation (69) fonctionnant de manière à appliquer par commutation les signaux différentiels appropriés au dispositif de mesure (45) selon le tableau suivant : Conditions Différentielle utilisée 20 VC>VA>VB ^ VB>VA>VC "VA WVC ^ VVB>VA "^B VB>VC>VA ^ 25 VA>VC>VB -Vc 4.- Indicateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les tensions continues produites par le dispositif redresseur sensible à la phase (35) sont respectivement V,. , V_, et V^, le A B C dispositif de différentiation (39) fonctionnant de manière à 30 fournir respectivement les tensions différentielles par rapport au temps V,., V0 et Vn, le dispositif inverseur (41) fonctionnant A B L. de manière à fournir respectivement les valeurs différentielles inversées -V^, -V et -V^, le dispositif logique (43) comprenant des premier, second et troisième circuits de comparaison 35 (47, 49, 51) montés de manière à comparer respectivement avec B' V. avec Vç et Vg avec V^,, un dispositif inverseur individuel 72 07380 ii 2128567 (57) étant couplé à la sortie de chacun des circuits de comparaison (47, 49, 51) de façon que des signaux directs et inversés puissent être obtenus à partir de ces circuits de comparaison (47, 49, 51), un premier conditionneur ou dispositif formant 5 ^orte (53) étant connecté de manière à fournir un signal actionnant Je dispositif de commutation lorsque des signaux directs sont reçus à partir des premier et troisième circuits de comparaison (47, 51), un second conditionneur ou dispositif formant porte (59) étant connecté de manière à fournir un signal action-10 nant le dispositif de commutation lorsqu'un signal direct est reçu à partir du second circuit de comparaison (4 9) et qu'un signal inversé est reçu à partir du premier circuit de comparaison (47), un troisième conditionneur ou dispositif formant porte (55) étant connecté de manière à fournir un signal actionnant 15 le dispositif de comuutation lorsque sont reçus un signal direct provenant du premier circuit de comparaison (47) et un signal inversé provenant du second circuit de comparaison (49) , un quatrième conditionneur ou dispositif formant porte (63) étant connecté de manière à fournir un signal actionnant le dispositif 20 de commutation lorsque sont reçus un signal direct provenant du second circuit de comparaison (4 9) et un signal inversé provenant du troisième circuit de comparaison (51) , un cinquième conditionneur ou dispositif formant porte (65) connecté de manière à fournir un signal actionnant le dispositif de commutation lorsque 25 sont reçus un signal direct provenant du troisième circuit de comparaison (51) et un signal inversé provenant du second circuit de comparaison (49), un sixième conditionneur ou dispositif formant porte (61) connecté de manière à fournir un signal actionnant le dispositif de commutation lorsque des signaux inversés 30 sont reçus à partir du premier circuit de comparaison (47) et du troisième circuit de comparaison (51), un ensemble (69) de six dispositifs de commutation étant prévu et chaque dispositif de commutation étant monté de manière à appliquer une tension différente parmi les tensions différentielles et différentielles 35 inversées au dispositif de mesure (45) en réponse à des signaux différents parmi les signaux actionnant les dispositifs de commutation. 5.- Indicateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les premier et second dispositifs de commutation (69) sont 72 07380 12 2128567 connectés de manière à appliquer les signaux différentiels et différentiels inversés correspondant à au dispositif de mesure (45) en réponse à des signaux provenant respectivement des trolsièrae et second conditionneurs ou dispositifs formant 5 portes (55, 59), les troisième et quatrième dispositifs de commutation étant connectés de manière à appliquer les signaux différentiels et différentiels inversés correspondant à VD au dispositif de mesure (45) en réponse à des signaux provenant respectivement des premier et sixième conditionneurs ou dispo-10 sitifs formant portes (53, 61), les cinquième et sixième dispositifs de commutation étant connectés de manière à appliquer les signaux différentiels et différentiels inversés correspondant à Vç au dispositif de mesure (45) en réponse à des signaux provenant respectivement des cinquième et quatrième condition-15 neurs ou dispositifs formant portes (65, 63). 6.- Indicateur de vitesse de rotation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé conjointement avec une synchromachine de commande (27) .