Brevet FR2179642A1 — publié le 19731123

La présente invention concerne les dispositifs électroniques permettant de faire varier le rapport numérique d'un diviseur en fonction de la valeur instantanée d'un paramètre de mesure. Dans le cas de l'invention, le rapport numérique du diviseur est inversement proportionnel au niveau des impulsions d'entrée, le nombre des impulsions de sortie dudit diviseur sera donc proportionnel au niveau et à la fréquence des impulsions d'entrée. Cette invention présente un intéret particulier dans les mesures de quantité massique de fluide en mouvement dont la densité varie pendant la mesure, en effet si le niveau des impulsions est représentatif de la densité du fluide et la fréquence desdites impulsions, du volume débité, le nombre d'impulsions en sortie du dispositif sera représentatif de la quantité massique. Dans le cas général de l'invention, soit V et V les limites ma max ximale et minimale de l'impulsion d'entrée et, respectivement, K et K le max nombre d'impulsions que l'on veut totaliser après un temps T, on veut avoir K = K . V/V . Soit N le facteur de division appliqué pour la valeur ma max max 0 ximale du niveau des impulsions, nous aurons : K = FT/No, F étant la fré max O quence des impulsions. Pour obtenir K, il faudrait un diviseur par N tel que K = FT/N, soit donc : N = N . V /V.Pour obtenir une division par N 0 max sans changer le rapport numérique Nô du diviseur, il suffit de supprimer à l'en trée de ce diviseur un nombre # N d'impulsions tel que = N - N0 = N0 ( V Iv - i) max ou : O max La présente invention réalise le calcul décrit. Soit donc un diviseur par Ng dont les sorties commandent un décodeur digital-analogique de capacité au moins égale à # N et dont la tension de référence est égale au niveau V des impul- sions d'entrées. La tension de sortie de ce décodeur est comparée à No(V max N V). Considérons un instant initial où le diviseur est à zéro, il reçoit alors des impulsions; lorsque le nombre ss N de ces impulsions est tel que la tension de sortie du décodeur : AN.V est égale à N (V - ~ V), le comparateur donne un 0 max ordre de remise à zéro du diviseur par un circuit qui se verrouille; le diviseur compte alors Ng impulsions sans que le système de correction agisse et finalement le diviseur délivre une impulsion pour tN + Ng = N = No.V /V impulsions vues par son entrée, il suffit que cette impulsion déverrouille le circuit de comparaison pour reprendre un nouveau cycle de mesure. La description qui suit et les dessins auxquels elle se réfère, se rapportent à un exemple de réalisation du dispositif, conforme à la présente invention, permettant de calculer et d'indiquer la quantité massique d'un fluide en mouvement. - La figure 1 représente le schéma synoptique du circuit diviseur. - La figure 2 represente la forme de la tension d'entrée. - La figure 3 représente la forme de la tension de sortie du comparateur A 3, en fonction de ses tensions d'entrée. Afin de bien effectuer une totalisation massique, l'information d'entrée utilisée se présente sous la forme d'impulsions de fréquence proportionnelle au débit volumétrique du fluide et d'amplitude proportionnelle à sa densité. On peut donc écrire : F = KO et V = kd v e D étant le débit volumétrique, d la densité du fluide, V l'amplitude de la v e tension d'entrée, F la fréquence et K et k les coefficients de proportionnalité. Si l'on appelle n le nombre d'impulsions issues du diviseur au cours d'un temps t, ce nombre représente une certaine masse de fluide et l'on peut écrire n = D dt = FINt v N étant le coefficient de division, variant en fonction de la densité du fluide. D'où l'on tire : N = F/DVd = KDv/Dv = KId Formons la différence N, entre la valeur du facteur de division à un instant donné et sa valeur minimale Ng = N = N - Ng = K(l/d - l/dmax) (1) max le circuit diviseur délivrera donc une impulsion de sortie pour Ng + t N impulsions d'entrée, Ng étant connu si lton connais la densité maximale du fluide que l'on veut mesurer. Ce circuit, tel que représenté figure 1, reçoit une tension d'entrée V générée par les moyens de mesure des paramètres d'état e du fluide à compter et qui est amplifiée dans un premier amplificateur opérationnel A1 de gain K1.La tension de sortie V1 de cet amplificateur, égale à KlVe, est appliquée sur l'entrée négative d'un deuxième amplificateur opérationnel A2. Sur la seconde entrée, positive, de A2 est appliquée une tension de référence Vref) que l'on choisit proportionnelle à la densité maximale du fluide mesuré.On a donc : Vref = k'd max L'amplificateur A2 effectue ia différence entre ces deux tensions, et sa tension de sortie V2 sera donc égale, si l'on appelle K2 son gain, à : V2 = K (v - 1) = K (k'd - K V ) 2 ref 2 max 1 e Comme la tension d'entrée est proportionnelle à la densité instantanée du fluide, en appelant k ce facteur de proportionnalité, n peut encore ecrire v2 = (k'd - K kd) 2 = max 1 Il suffit d'ajuster la valeur de la tension de référence de façon que k' = Klk pour obtenir V2 = K1K2k(dmax - d) Cette tension V2 est appliquée sur l'entrée négative d'un comparateur A3.D'autre part, un compteur C reçoit sur son entrée E les impulsions issues de l'am plificateur A1; les sorties de ce compteur, représentatives en binaire du nombre d'impulsions comptées, attaquent les entrées d'un décodeur digital-analogique D, lequel reçoit également, sous forme de tension de référence, la tension V1 issue de l'amplificateur A1. La tension V de sortie de ce décodeur sera s donc proportionnelle à la fois de la tension V1 d'entrée et au nombre 9 d'impulsions comptées.On écrira V = K' 9 V1 = Kf K1V = K'Klk Vd s le La tension V est injectée sur entrée positive du comparateur A3 qui confron s te cette tension à la tension V2 issue de A2. Au bout d'un nombre 9 = ss N d'im pulsions, la tension V sera égale à la tension V2 ce qui entratnera le bascu s lement du comparateur A3.A cet instant on aura K2Klk(d - d) = K'Klkss Nd ce qui donne une valeur de 4N égale à = = K2/K'.(dmax - d)/d que lton peut écrire = = K,d /K'.(d - d)/dd 2 max max max ou encore AN = K2dmax /K'.(l/d - l/d max max) pour que cette valeur detN soit identique à celle qui a été définie plus haut par l'équation (1), on voit qu'il suffit de régler la valeur du gain K2 de l'amplificateur A2 pour que l'on ait K2dmax/K' = K K étant le facteur de proportionnalité existant, ainsi qu'on l'a vu plus haut, entre la fréquence des impulsions d'entrée et le débit volumétrique. Il est donc possible d'agir sur les différents paramètres réglables des éléments du circuit pour obtenir le déclenchement du comparateur A3 lorsqu'il est passé #N impulsions dans le compteur (fig. 3). La sortie de A3 passe alors au "1" logique. La porte P1 est reliée, par l'une de ses deux entrées, à la sortie complémentaire d'une bascule B et, par la seconde, à la sortie du comparateur A3. Lorsque cette sorte passe au "1" logique, la sortie complémentaire Q de la bascule est également au "1" car sa sortie Q est au zéro, par suite d'une remise à zéro générale. La porte P1 ayant ses deux entrées au "1" verra sa sortie passer à "O". Cette sortie est reliée à l'une des entrées d'une seconde porte P2 dont la deuxième entrée est reliée à la sortie S du compteur C, laquelle est à "1", en l'absence d'impulsions de sortie. La sortie de la seconde porte P2 passe alors au "1" et, comme elle est reliée à l'entrée de remise à zéro du compteur, celui-ci sera remis à zéro. La tension de sortie V du décodeur D qui est associé au compteur C passe alors au zéro, puisque toutes les entrées du décodeur sont au "0" logique et le comparateur A3 rebascule, sa sortie V3 passe au zéro induisant un dock sur la bascule.La sortie Q de celle ci passe donc à "1", tandis que sa sortie complémentaire Q passe au "O" et y reste, sous effet du verrouillage prioritaire de la bascule, réalisé par ses sentrées J et K, de telle sorte que J soit à "1" et K à la masse. De cette fa çon, le compteur recommence à enregistrer les impulsions d'entrée, dès qu'il en a compté # N la tension de sortie V3 de A3 passe à "1" comme décrit plus haut, mais cela n'introduit plus de remise à zéro sur le compteur car la sortie de la porte P1 reste au "1", son entrée reliée à Q restant à "O", grâce au verrouillage de la bascule, les deux entrées de P2 sont donc à "1" et sa sortie au "O". Le compteur continue donc d'enregistrer les impulsions qui lui sont envoyées. Lorsqu'il en a compté Ng, il délivre une impulsion de sortie qui est envoyée sur un compteur mécanique ou autre pour être totalisée et qui, en même temps, réalise une remise à zéro générale. Nous avons bien ainsi une impulsion de sortie pour (N + N) impulsions d'entrée, autrement dit, la fréquence d'entrée a été divisée par N = No + #N. La plage de correction de la densité que peut réaliser ce dispositif, représentée par # N, est uniquement limitée par la capacité du décodeur. En effet, si le décodeur est prévu pour n bits on a 8 N = 2n ~ max or AN max = K(l/d - l/d i ) max = max min d'où : dmin = (2 - 1)/K + îîdmax Or l'on sait que NO = K/d max ce qui donne : d = d . N I(N + 2n - 1) max max O O d'où l'on tire la valeur du rapport extrême de densité La capacité du compteur sur lequel est branché le décodeur étant égale à No, on doit avoir 2n - 1 No La valeur maximale du rapport de densité que l'on peut obtenir est donc d /d . .ç; 2 max min Le dispositif décrit permet la mesure de la quantité massique de tout fluide en mouvement dont la densité varie dans les limites indiquées et ce avec une très bonne précision. I1 s'applique principalement à la mesure de la quantité massique de carburant consommé par un aéronef au cours dtun vol. REVENDICATIONS 1- Dispositif de mesure d'une grandeur électrique, fonction de deux variables, comportant un diviseur dont le rapport numérique varie en fonction de la valeur instantanée d'un des paramètres de mesure. Caractérisé par le fait que le rapport numérique du diviseur est inversement proportionnel au niveau des impulsions d'entrée, de façon que le nombre des impulsions en sortie dudit diviseur soit proportionnel au niveau et à la fréquence des impulsions d'entrée. 2- Dispositif selon la revendication 1 Caractérisé par le fait que l'on décompose le facteur de division en une somme de deux termes, le premier, fixe et connu, correspondant à la valeur minimale No de ce facteur, obtenue pour la valeur maximale du niveau des impulsions d'entrée, et un second terme ss N, variable et correspondant à l'écart entre la valeur instantanée dudit facteur et sa valeur minimale. 3- Dispositif selon la revendication 2 Caractérisé par le fait que, selon un mode de réalisation , le circuit diviseur comporte en série, un amplificateur opérationnel et un comparateur, le premier effectuant la différence entre la valeur instantanée V de la tension d'entrée, et une tension de référence, fonction de sa valeur maximale V , dont la valeur est ajustée de telle sorte que la tension de sortie de l'amplificateur soit proportionnelle à la différence (V - V); cette tension de sortie est confrontée dans le comparateur, à une seconde tension issue d'un décodeur digital analogique de capacité au moins égale à t N, tel que défini à la revendication 2, et dont la tension de référence est égale au niveau V des impulsions d'entrée. Le gain de l'amplificateur est choisi d'une manière telle que, lorsque le nombre d'impulsions comptées est égal à AN, les deux tensions d'entrées soient égales et que le comparateur donne un ordre de remise à zéro du diviseur par un circuit qui se verrouille; le diviseur compte alors un nombre d'impulsions égal à la valeur minimale No du facteur de division, sans que le système de correction agisse et le diviseur délivre' finalement une impulsion pour AN + Ng impulsions vues par son entrée, cette impulsion déverrouillant le circuit de comparaison pour reprendre un nouveau cycle de mesure.