Brevet FR2201498A1 — publié le 19740426

L'invention se rapporte à la mesure d'une grandeur physique au moyen d'un capteur qui la transforme en grandeur électrique et d'un convertisseur de cette grandeur électrique en indication numérique, et à la régulation de cette grandeur par comparaison de cette indication numérique à unevaleur de consigne et actionnement d'un organe effecteur. Plus précisément, l'invention a pour objet un régulateur dans lequel, en plus de la valeur de consigne, il est de préférence imposé une tolérance d'écart, pour poivoir disposer d'un signal d'alarme si la grandeur à réguler sort d'une plage de tolérance qui est nettement supérieure aux fluctuations de la grandeur lorsque le régime permanent est atteint. A titre d'exemple, un tel régulateur, appliqué à une régulation de température, fournira des ordres de mise en ou hors service d'un organe de chauffe, et des signalisations de défaut chaque fois que la température sort de la plage de tolérance. L'invention propose un moyen particulièrement simple d'obtenir un tel résultat avec une grande précision, en faisant appel à la technique connue des convertisseurs analogiques-numériques co- portant un intégrateur linéaire à dejy ou plusieurs rares. On se réfèrera plus particulièrement dans la suite à un mode d'exécution préféré faisant application du dispositif à quadruple rampe décrit dans le brevet français dépose le 2 aout IC72 par la Demanderesse pour : "dispositif de mesure d'une grandeur physique au moyen d'un capteur dont la résistance éléctrique a une loi de variation parabiblique en fonction de cette grandeur". I1 doit toutefois 8trie bien compris que d'autres types de aonver isseurs analogiques-numériques comportant un cycle de fonctionnement à au moins deux séquences pourraient entre utilisés. L'une des séquences comporte la charge d'un condensateur pendant un temps prédéterminé sous une tension proportionnelle à la grandeur à mesurer, tandis que la dernière séquence comporte la décharge du condensateur jusqu'à une valeur prédéterminée sous une tension de référence. Une indication numérique de la grandeur est obtenue par comptage d'impulsions d'horloge dans un compteur prin cipal pendant cette dernière séquence. Suivant l'invention, le dispositif comporte un compteur auxiliaire, des moyens de le déclencher, soit à l'instant où le comptteur principal atteint la valeur de consigne lorsque ceci se produit pendant la dernière séquence d'un cycle, soi à la fin du cycle lorsque la valeur de consigne n'est pas atteinte pendant cet e dernière séquence; et des moyens d'engendrer, un ordre de/ / régula lation à l'instant où le compteur auxiliaire atteint un compte pre- déterminé. Suivant un mode d'exécution préfére, lesdits moyens comportent un organe d'affichage numérique de la valeur de consigne, un circuit à coincidence apte à émettre un signal lorsque le compte du compteur principal et la valeur de consigne affichee coïnci- dent, un organe d'affichage numérique d'une tolérance d'écart, un circuit à coïncidence apte à emettre un signal lorsque le compte du compteur auxiliaire coïncide avec une tolérance d'écart affichee, et des circuits logiques recevant lesdits signaux et aptes à émettre des ordres de régulation, de signalisation et de declen- chement du compteur auxiliaire. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci -après. Au dessin annex : La figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de régulation conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention et la figure 2 représente, en fonction du temps, la tension de sortie Vs du convertisseur analogique numérique qu'il comporte, et les périodes de fonctionnement du compteur auxiliaire. A la figure 1, on a représenté en 1, le circuit d'entrée de l'appareil comprenant le capteur, sa source d'alimentation et, dans le mode d'exécution decrit, les réaistances auxiliaires figurees dans le bloc 15 du dessin annexe au brevet français susvisé. Les signaux electriques prélevés dans ce circuit d'entrée sont transmis à un convertisseur analogique numérique 3 comportant un intégrateur linéaire par l'intermédiaire d'un dispositif d'aiguillage 2 (correspondant respectivement aux blocs 7 et 16 du brevet français susvisé). Un détecteur 4 fournit une impulsion à chaque passage par une valeur prédéterminée, par exemple zéro, de la tension de sortie du convertisseur.Le cycle de fonctionnement du convertisseur est commandé par un circuit logique 5 (correspondant au bloc 18 du brevet susvise), qui détermine, à cet effet, les commutations nécessaires des organes du dispositif 2. Un circuit logique 6 fournit en Ga un ordre de mise en service de l'organe de chauffe, en 6b un ordre de coupure du chauffage et en 6c une signalisation de défaut (destinée, par exemple, à declen- cher une alarme). Un compteur 7 a sa sortie reliée à une entre du circuit à coincidence 8 dont l'autre entrée est reliee à un organe 9 qui affiche en permanence la tolérance d'ecart sous forme numérique. Un compteur 10 (correspondant au bloc 19 du brevet susvisé), compte les impulsions fournies par une horloge 11, et lorsqu'il atteint sa capacité maximale ou, en décomptage, un compte nul, fournit au circuit 5 (fil 5a), les informations necessaires pour que, ledit circuit effectue les commutations qui déterminent les sé- quences successives de fonctionnement du convertisseur à rampes multiples. La fin de la dernière séquence est déclenchée par le détecteur 4, qui commande le début d'un nouveau cycle (fil 5b), Le fonctionnement d'un ensemble tel que celui constitué par les blocs 1-2-3-4-5-10-11 est bien connu. On lia décrit en détail dans le brevet susvisé dans le cas où la conversion analogique-numérique s'effectue suivant un cycle à quatre séquences.Il doit être bien compris que l'invention s'applique tout aussi bien à un convertisseur à double rampe, le fonctionnement des organes supple- mentaires n'intervenant que pendant les séquences extrêmes du convertisseur. On sait qu'à l'issue de la dernière séquence, le compteur 10 atteint un compte proportionnel à la grandeur à mesurer. Les organes supplémentaires prévus par l'invention comportent, outre les organes 6 à 9 déjà énumérés, un second circuit à cotnci- dence 13, qui compare l'état du compteur 10 au cours de la dernière séquence (il est, à cet effet, alors mis en service par le circuit 5 : fil 13a), a la valeur numérique de consigne affichée en permanence sur un organe 14. Le fonctionnement de l'appareil sera mieux compris en se référant à la figure 2. On y a représenté la tension de sortie Vs du convertisseur en fonction du temps, au cours de sa dernière séquence de fonctionnement, et les périodes de fonctionnement du compteur 6, respectivement en A, B, C ou D, suivant les quatre éventualités qui peuvent se présenter en pratique. L'éventualité A est celle où la température mesuree en fin de cycle sortirait de la plage de tolérance par excès. Dans ce cas, à un instant tA antérieur à l'instant t0 de fin de cycle, le compte du compteur 10 atteint la valeur affichée par l'organe 14. Le circuit à coXncidence 13 envoie alors une information au circuit 6 (fil 6d), lequel est agencé pour déclencher le compteur 7 (fil 7a). Celui-ci commence à compter les impulsions d'horloge. A un certain moment t'A, son compte devient égal à la tolérance d'écart affichee en 9 et le circuit à coïncidence 8 envoie une information (fil 6e), au circuit logique 6. Comme on considère actuellement l'éventualité où la température atteinte à l'instant t0 dépassera la limite supérieure de la plage de tolérance, l'instant t'A est évidemment antérieur à t0. Le circuit 6 donne alors un ordre de coupure de chauffe, tout en signalant un défaut. Si ce défaut n'est pas corrigé au cycle suivant, une alarme sera déclen chée. Pour des raisons qui apparaîtront dans la suite, le compteur 7 continue à compter jusqu'à t A ce moment, il est remis à zéro redémarre et compte jusqu'à sa capacité maximum ( ceci se produit d'ailleurs dans les quatre cas A B C D). Par ailleurs, le circuit 5 est agencé pour que le compteur 10, au lieu d'être remis au zéro à la fin du cycle, continue à compter jusqu'à l'instant t1 et soit, à cet instant, forcé à un compte égal à celui qu'il aurait atteint normalement s'il avait compté les impulsions d'horloge pendant l'intervalle t0 t1. Dans 1 eventualité B, la température atteinte en fin de cycle dépasse la valeur de consigne, mais reste à l'intérieur de la plage de tolerance. A un instant tB antérieur à t0, le compte du compteur 10 atteint alors la valeur affichee par l'organe 14, si bien que le circuit à coïncidence 13 envoie au circuit logique 6 une information qui a pour effet de déclencher le compteur 7. Le compte du compteur 7 n'atteint la valeur affichée par l'organe 9 qu'à un instant t'B posterieur à la fin du cycle. Dans ces conditions, le circuit logique 6 est agence pour n'émettre aucune signalisation de défaut, mais pour envoyer un ordre de coupure de chauffe. Dans 1 ventuaiItéO, la la température atteinte en fin de cycle est inférieure à la valeur de consigne, mais reste à l'intérieur de la plage de tolérance. Dans ce cas, le circuit 6 ne reçoit aucune information de coinci- dence avant l'instant t0. Il est agencé, lorsqu'il en est ainsi, pour déclencher le compteur 7 à l'instant t0 (instant où il reçoit une information de fin de cycle du circuit 5 : fil 6f). Le compteur 7 n'atteint, dans l'éventualité considérée, le compte correspondant à la valeur affichee par l'organe 9 à un instant t'c posterieur à l'instant tC où la valeur de consigne sera atteinte par le compteur 10. A l'instant tC, le circuit 13 donne une information de coinci- dence au circuit 6 et, à l'instant t'c, le circuit 8 donne une in formation de coïncidence au circuit 6.Le circuit 6 est agencé pour n'émettre aucune signalisation de défaut et donner seulement l'ordre de chauffe lorsqu'il reçoit l'information de coïncidence du circuit 13 avant de recevoir l'information de coïncidence du circuit 8. Dans l'éventualité D, la température atteinte en fin de cycle est inférieure à la limite inférieure de la plage de tolérance. Dans ces conditions, le circuit 6 déclenche encore le compteur 7 à l'instant tos mais celui-ci atteint un compte égal à la valeur affichée par l'organe 9 à l'instant t'C qui est alors antérieur à l'instant tD où le compte du compteur 10 atteint la valeur de consigne. Le circuit 6 est agencé pour émettre, lorsqu'il en est ainsi, un ordre de chauffe et une signalisation de défaut. La capacité maximale du compteur 7 (ou toute autre valeur prédéterminée pour laquelle son compte est transféré dans le compteur 10) est choisie à une valeur supérieure, dans tous les cas, à la tolérance d'écart, l'instant t1 étant d'ailleurs antérieur à la fin de la première séquence de fonctionnement du convertisseur. Cette séquence n'est donc pas perturbée par les circuits supplementaires indicateurs de defaut. La réalisation des circuits symbolisés par des rectangles est à la portee de l'homme du métier. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de régulation d'une grandeur physique, comportant un capteur qui la transforme en grandeur électrique, un convertisseur analogique-numérique ayant un fonctionnement cyclique comportant au moins une séquence de charge d'un condensateur pendant un temps prédéterminé sous ladite grandeur électrique, une dernière séquence de décharge du condensateur jusqu'à une valeur prédéterminée sous une grandeur électrique de référence et un compteur principal d'impulsions d'horloge pendant le temps de décharge, le dispositif comportant en outre des organes de comparaison de l'indication numérique obtenue à une valeur de consigne et un organe effecteur de régulation, caractérisé par un compteur auxiliaire, par des moyens de la déclencher, soit à l'instant où le compteur principal atteint la valeur de consigne lorsque ceci se produit pendant la dernière séquence d'un cycle, soit à la fin du cycle lorsque la valeur de consigne n' est pas atteinte pendant cette dernière séquence ; et des moyens d'engendrer un ordre de régulation à l'instant où le compteur auxiliaire atteint un compte prédéterminé. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent un organe d'affichage numérique de la valeur de consigne, un circuit à corncidence apte à émettre un signal lorsque le compte du compteur principal et la valeur de consigne affichée coincident, un organe d'affichage numérique d'une tolérance d'écart, un circuit à colncidence apte à émettre un signal lorsque le compte du compteur auxiliaire coïncide avec une tolérance d'écart affichée, et des circuits logiques recevant lesdits signaux et aptes à émettre des ordres de régulation, de signalisation et de déclenchement du compteur auxiliaire. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le compteur-auxiliaire est remis à zéro en fin de cycle et redémarre aussitôt pour atteindre, pendant la première séquence du cycle suivant, un compte prédéterminé supérieur à la tolérance d'écart, ledit compte prédéterminé étant alors transféré dans le compteur principal. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits circuits logiques sont agencés pour émettre un ordre de chauffe, chaquefois que la valeur de consigne est atteinte après la fin du cycle, et un ordre de signalisation de défaut seulement dans le cas où la colncidence entre le compte du compteur auxiliaire et la tolérance d'écart se produit.