Brevet FR2244980A1 — publié le 19750418

La présente invention concerne un appareil pour la détection de la variation d1état d'un objet et - en particulier un-appareil de détection servant fournir un signal de commande pour un dispositif, en fonction de la variation de l'état. -On connaît de multiples dé testeurs, utilisés en pratique pour détecter la variation d'état d'un objet. Toutefois certains types de détecteurs ont une structure complexe et c'est pourquoi ils sont onéreux d'autres détecteurs ont- -une fiabilité moindre. Récemment,- - on a créé des dispositifs pour avertir le conducteur d'un véhicule automobile ou pour commander un dispositif quelconque, lorsque la vitesse du véhicule automobile-atteint une valeur prédéterminée. À cet effet, il faut un détecteur susceptible de detecter la vitesse du véhicule automobile et de fournir un signal électrique correspondant à cette vitesse. La présente invention a pour but de créer un appareil de détection économique servant à détecter la variation d'état d'un objet, dont la structure soit simple et la fiabilité excellente, et notamment un appareil susceptiblvHiastiteeter la vitesse d'un véhicule automobile. A cet effet, la présente invention concerne un-appareil caractérisé en-ce qu'il comprend un détecteur de l'état de l'objet, un oscillateur dont la fréquence d'oscillation varie et qui est commandée par le signal de sortie du moyen de détection, ainsi qu'un moyen pour discriminer la fréquence du signal de l'oscillateur et donner un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence, la variation d'état de l'objet pouvant s'obtenir comme variation de niveau de tension du signal continu. Les détecteurs de niveau de tension continue, utilisés, sont couplés à la sortie du discri minateur de fréquence de façon à fournir des signaux de commande pour commander les dispositifs en réponse--à un état déterminé de l'objet. Dans le cas où l'on obtient-des signaux -de- commande en fonction des états différents prédéterminés de l'objet, on a de préférence un ensemble de discriminateurs de fréquence, ayant chacun une fréquence centrale dans leur bande de fréquences respectives, correspondant à différents états de l'objet. L'oscillateur peut être Un générateur d'impulsions dont la fréquence de répétition des impulsions -est commandée -par le signal de sortie-du détecteur. Dans ce cas, on a-un circuit de mise en forme d'onde, qui se compose-d1un.circuit de-différentiation et d'un limiteur d'am plitude, à l'entrée du discriminateur de fréquence. Lorsque l'on détecte la vitesse drue objet mobile, on- a -un disque -qui tourne -en fonction du mouvement de l'objet ainsi qu'un moyen de détection pour détec- ter la-rotation du disque et créer périodiquement un signal -an- - fonction de la rotation du disque. A cet effet, on peut utiliser des détecteurs ou des transducteurs de rotation connus. Â titre d'exemple, on peut avoir des orifices réalisés dans le-disque et un-ensemble formé d'une source lumineuse et d'une cellule photo-électrique pour détecter la vitesse de rotation du disque sous la forme de signaux électriques. Pour détecter la rotation du disque, on place deux bobines de part et d'autres du disque et on forme des parties de résistances magnétiques différentes (réluctances dans la partie annulaire du disque qui passe dans l'intervalle entre les deux bobines pendant la rotation du disque de façon que cette rotation puisse être détectée comme variation-d'inductance mutuelle des deux bobines. On a un- oscillateur de fréquence fixe comprenant les deux bobines, de façon à créer un signal de- fréquence déterminé, pendant la rotation du disque. En redressant le signal de fréquence déterminé, dans un redresseur, on obtient un signal impulsionnel dont la fréquence de répéti t ion- correspond au fonctionnement périodique de l'oscillateur de fréquence fixe. La présente invention sera-dé- crite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation de l'invention. - la figure la est une vue en plan d'un disque utilisé dans le mode de réalisation de la figure 1. - la figure 2 est un schéma des ondes des signaux électriques en divers endroits du mode de réalisation de la figure 1. - la figure 3 est une vue servant à l'explication du fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1. - la figure 4 est un schéma électronique dune partie du mode de réalisation de la figure 1. Selon la figure 1, on a un mode de réalisation préfentiel de l'invention concernant un détecteur de vitesse pour véhicules automobiles.-Cet appareil comporte un tachymétre connu. Le tachymètre se compose d'un câble tournant 1 servant à la transmission de la rotation des roues avant du véhicule, d'un - aimant permanent 2 relié au cible 1 et tournant en mime temps que ce-cAble7 d'une armature-tournante 3 fixée à l'aimant permanent, d'une roue d'induction 4 placée en regard de l'aimant permanent 2, d'un arbre tournant 5 pour- la roue 4, d'une aiguille 6 fixée à l'extrémité avant de l'arbre tournant 5, d'un cadrrn 7~comportant une échelle des vitesses et d 'un ressort 8 prévu sur l'arbre tournant. la structure du tachymètre ne sera pas explicitée en détail puisqu'il s'agit d'une structure connue. -Un disque 9 est monté sur l'armature 3. Ce disque est réalisé en un matériau magnétique ou en une feuille métallique, par exemple en aluminium. Le disque en aluminium 9 est entravé en rotation par le cible tournant 1 en même temps que ltarmature tournante 3 comprenant l'aimant permanent 2. Les bobines 10 et 11 sont prévues au voisinage de la périphérie du disque-en-aluminium 9 de façon que ce disque 9 soit placé entre deux bobines. Une partie du disque en aluminium 9 ou bande annulaire, qui passe entre les bobines 10 et ll pendant la rotation du disque, est partiellement découpée comme le montre la vue de face du disque selon la figure la. selon les dessins, la partie découpée ou orifice est référencé B et la partie restante porte la référence A. Le-nombre de parties découpées B et ainsi de parties restantes A est choisi de façon quelconque. Lorsque le nombre de parties 3 est supérieur à deux, ces parties B doivent avoir le même intervalle entre elles. Selon la figure la, on a quatre orifices 3. Les orifices ont pour but de modifier la résistance magnétique entre les bobines 10 et 11 pour modifier l'inductance mutuelle de ces deux bobines pendant la rotation du disque 9. On peut loger des pièces de matière magnétique dans les orifices B. lorsque le disque 9 est réalisé en un-matériau magnétique, les orifices peuvent etre réalisés de façon analogue 9 on peut également utiliser des éléments en matière magnétique ayant une résistance magnétique différentedu matériau magnétique du disque, pour fixer ces éléments dans les ouvertures. Les bobines 10 et-ll sont des bobines sur des noyaux tels que des noyaux de fer 2 il peut également s'agir de bobines sans noyaux de matière magnétique. Les bobines 10 et 11 sont des éléments faisant partie de l'oscillateur 12, qui oseille à une fréquence déterminée. Lorsque la partie A du disque en aluminium est placée entre les ZEfS bobines 10 et 11, le couplage entre les bobines 10 et 11 est bloqué par la partie A du disque en aluminium 9, de sorte que l1oscillation de ltoscillateur 12 8 t arrête. Par ailleurs, lorsque la partie 3 se trouve entre les bobines 10 et il, l'oscillateur 1-2 se met à osciller étant donné le couplage entre les bobines 10 et 11. En résumé, l'oscillateur 12 oscille de façon intermittente à la fréquence d'oscillation égale à fO en fonction de la rotation-du disque en aluminium 9. Ce cycle intermittent est proportionnel à la vitesse de rotation du disque en aluminium 9 et ainsi au nombre de révolutions de l'aimant permanent 2 et du cible tournant 1. En d'autres termes, ce cycle est proportionnel à la vitesse du véhicule automobile. La figure 2 représente les ondes de signaux électriques en diverses parties du mode de réalisation- de la figure 1 b l'oscillateur fournit un signal référencé (a) à la figure 2, ce signal étant formé d'un signal de fréquence f0 créé par intermittence à la période égale à T. La sortie de ltoseillateur-12 est redressée par le circuit redresseur 13, de sorte que l'on obtient un signal impulsionnel ayant une largeur T1 et une fréquence de répétition T2 comme le montre la partie (b) de la figure a Le signal impulsionnel est transformé -en des tensions continues respectives par deux circuits de discrimination de fréquence 141; 142 ayant une fréquence centrale différente, pour les plages des fréquences de travail. Le niveau de la tension continue est proportionnel à la fréquence de répétition du signal impulsionnel de sortie du circuit redresseur 13. La fréquence de répétition du signal impulsionnel fourni par le circuit redresseur 13 est égale à la répétitiondu fonctionnement de l'oscilla- tion de ltoseillateur 12 ainsi qu'à la vitesse de rotation du disque en aluminium 9-,o ainsi le niveau de tension continue représente la vitesse de rotation du disque en aluminium 9 et c'est pourquoi la vitesse de rotation de l'armature tournante 3 de l'aimant permanent 2 et du cible tournant 1. Cette relation est représentée à la figure 3. A la figure 5 la variation de la fréquence de répétion du signal de sortie du circuit redresseur 13 et la variation de la -tension de sortie des circuits de discrimination de fréquencel41 et 142 sont-représentées respectivement par les courbes (a) et (b), en fonction de la vitesse de rotation du cible représentée par la courbe (e) à la figure 3. Les détecteurs de niveaux t51 et 152 sont couplés aux sorties des circuits de discrimination de fréquence 141 et 142 respectives. Les sorties -des détecteurs de niveau 151 et 152 sont représentées par les courbes (c) et (d) respectives de. la figure 3. Les dispositifs choisis tels que des circuits d'alarme ou de signalisation peuvent être commandés par les signaux de sortie des détecteurs de niveau 151 et 152 lorsque la vitesse de rotation ou le nombre- de tours par unité de temps du cible 1 dépasse des niveaux prédéterminés R1 et R2 comme représenté par la courbe (e) à la figure 3. Les circuits de discrimination de fréquence 141 et 142 ont des plages de fréquences opérationnelles dont les fréquences centrales correspondent aux différentes fréquences de répétition 9 et fa (représentées par la courbe (a) à la figure 3) du signal impulsionnel fourni par le circuit redresseur 13 et correspondant à des vitesses de rotation prédéterminées, différentes ou nombre de tours par unité de temps R1 et R2 du cible 1. Ainsi, le niveau de la tension de sortie de chacun des circuits de d4scrimination de fréquence 141 et 142 varie de façon caractéristique lorsque le nombre de rotations par unité de temps du cible 1 varie à partir de chaque vitesse de rotation par unité de temps R1 et R2.Ainsi, on peut avoir une détection de niveau extrtmement précise fournie par les circuits 151 et 152. On peut ne brancher qu'un seul discriminateur de fréquence ayant une plage de fréquences de fonctionnement étendue, à la sortie du circuit redresseur 13, pour obtenir un niveau de tension continue correspondant à la vitesse de-rotation du cible 1. La variation de niveau de la tension de sortie du seul discriminateur de fréquence est représentée en (f) à la figure 3s en combinaison avec la variation de la vitesse de rotation du table. La sortie du di crimina teur de fréquence unique, est reliée à des détecteurs 151 et 152, de sorte que l'on obtienne des signaux correspondants respectivement aux vitesses de rotation R1 et R2 du cible 1. La précision de détection est néanmoins beaucoup moins bonne que ldnrsquton utilise des circuits de discrimination de fréquence différents 141 et 142. Dans le mode de réalisation ci-dessus, la-sortie dont la courbe est indiquée par (b) à la figure 2 du circuit redresseur 13, varie non seulement quant à la période d'impulsion T1 mais également quant à la largeur T1 des impulsions en fonction du nombre de rotation par unité de temps du table tournant 1. Pour que la largeur des impulsions soit constante, on a un circuit de mise en forme composté d'un circuit de diffé: entiation et d'un limiteur d'amplitude à l'entrée du discriminateur de fréquence, de façon que le fonctionnement de ce discriminateur de fréquence, s'il s'agit d'un circuit dans lequel le comptage des impulsions se fait par intégration, ne soit pas affecté de façon gtnante par la variation de la largeur des impulsions. En utilisant un circuit de mise en forme d'onde, on peut avoir un signal impulsionnel de niveau constant et de largeur d'impulsions constante comme signal d'entrée envoyé au circuit de discrimination. La-figure 4 représente un exemple pratique d'une partie des cirouits discriminateurs de fréquence 141 et 142, des détecteurs de niveau 151 et 152 et des circuits de mise en forme d'onde 161 et 162. Le circuit de mise en forme d'onde 161 se compose d'un circuit différentiel-iormé d'un condensateur C1 et d'une résistance R1 ainsi que d'un limiteur d'amplitude formé par le transistor Trio C'est pourquoi, on obtient des impulsions de niveau constant et de largeur constante et ces impulsions sont envoyées à un circuit de discrimination de fréquence 141. il en résulte que la caractéristique signaljbruit (S/N) du circuit est considétablement améliorée. De plus, les caractéristiques de température du circuit sont également considérablement améliorées puisque la largeur des impulsions est déterminée par un circuit différentiel formé seulement d'éléments passifs et parce que la hauteur des impulsions est réglée par la source de tension d'alimentation. De la mEme façon, le circuit de mise en forme d'onde 162 est également composé de circuits différentiels formés d'un condensateur C2- et d'une résistance h ainsi que d'un limiteur d'amplitude formé par le transistorTr2. Dans les détecteurs dé niveau 151 et 152 de la figure 4, on peut fixer le niveau de détection à une valeur quelconque à l'aide des résistances variables VR1 et VR2. La présente invention pérmet de multiples variantes. À titre d'exemple, lorsqu'on utilise un élément à-inductance dont l'inductance varie en fonction de la température, comme élément de l'oscillateur, celui-ci peut également servir de dispositif de détection de température. De plus les points de détection ne sont pas - limités aux deux cas décrits ci-dessus 2 on peut augmenter le nombre de points de détection- en ajoutant à la fois des discriminateurs de fréquence et des détecteurs de niveau ou seulement des détecteurs de niveau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on-pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, s ans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Appareil pour la détection de la variation d'état d'un objet, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de l'état de l'objet, un oscillateur dont la fréquence d'oscillation varie et qui est commandée par le signal de sortie du moyen de détection, ainsi qu'un moyen pour discriminer la fréquence du signal de l'oscillateur et donner un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence, la variation d'état de l'objet pouvant s'obtenir comme variation de niveau de tension du-signal continu. 20) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que ltoscillateur est un générateur d'impulsions dont la fréquence de répétition des impulsions est modifiée et est commandée par le signal de sortie du moyen de détection, la sortie rmpulsiounelle du générateur d'impulsions étant appliquée au-discriminateur de fréquence par un circuit de mise en forme d'onde9 qui se compose d'un circuit différentiateur et d 'un limiteur d'amplitudes le discriminateur de fréquence fournissant un signal continu dont le niveau de tension correspond à la fréquence de répétition des impulsions. 30-) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un moyen pour détecter un niveau de tension prédéterminé du signal de tension continue fourni par le discriminateur de fréquence pour-donner un signal de commande servant à la commande d'un appareil quelconque branché sur le présent appareil, et qui est à commander en réponse de l'état de l'objet correspondant au niveau de tension prédéterminé. 40) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de moyens de discrimination de la fréquence du signal fourni par l'oscillateur pour donner un signal continu dont le niveau de tension correspond à la fréquence, chacun de ces discriminateurs ayant une bande de fréquence de travail dont la fréquence centrale est différente l'une de l'autre, ainsi qu'un ensemble de détecteurs de niveau de tension, ces détecteurs étant couplés aux sorties des discriminateurs de fréquence respectifs, -chacun d'eux détectant un niveau de tension prédéterminé du signal de tension continue å partir du discriminateur de fréquence correspondant pour fournir un signal de commande servant à la com mande d'un appareil périphérique, qui est-à commander en fonction de l'état de l'objet correspondant suivant le niveau de- tension prédéterminé. 50) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en- ce que l'oscillateur est un générateur d'impulsions dont la fréquence de répétition des. impulsions est modifiée et est commandée par le signal de sortie du moyen de détection, le signal de sortie impulsionnel du générateur dtimpulsions étant appliqué 'à ensemble des moyens de discrimination de fréquence par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme d'onde dtonde composé d'un circuit de différeatiation et d'un limiteur d'amplitude9 chaque discriminateur de fréquence fournissant un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence de répétition. 60) Appareil pour la détection de la vitesse de déplacement d'un objet mobile, appareil caractérisé en ce qu'il-se compose d'un disque monté à rotation et relié à ltobjet mobile de façon que le disque tourne en fonction du mouvement de l'objets un moyen de détection de la rotation du disque, créant périodiquement un signal correspondant à la rotation9 un oscillateur dont la fréquence d'oscillation est commandée par le signal de sortie du moyen de détection ainsi qu'un moyen pour discriminer la fréquence du signal de l'oscillateur et fournir un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence du signal de fréquence, pour donner la vitesse de déplacement de l'objet sous.la forme d'un niveau de tension du signal continuO 70) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'oscillateur est un générateur d 'impulsions dont la fréquence de répétition des impulsions est-variée et est commandée par la sortie du moyen de détection, la sortie des impulsions du générateur d'impulsions étant appliquée au moyen de discrimination de fréquence par un circuit de mise en forme d 'onde qui se-compose d'ruz circuit différentiel et d'un limiteur d'amplitude, le moyen de discrimination de fréquence fournissant un signal continu dont le niveau de tension correspond à la fréquence de répétition de l'impulsion. -80) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un moyen de détection d'un niveau de tension prédéterminé du signal continu fourni par le discriminateur de fréquence pour donner un signal de-commande servant à commander un appareil périphérique qui est à commander en fonction de l'état de l'objet, qui correspond à un niveau de tension prédéterminé. 90) Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de discriminateurs de fréquence du signal de l'oscillateur pour fournir un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence, chacun de ces éléments ayant une bande de fréquences de fonctionnement dont la fréquence centrale est différente de celle des autres-fréquences centrales, ainsi qu'un ensemble de détecteurs de niveau de tension couplés aux sorties des divers discriminateurs de fréquence, dont chacun détecte un niveau de tension prédéterminé du signal continu à partir d'un discriminateur de fréquence correspondant pour fournir un signal de commande servant à commander un appareil périphérique qui est à commander en fonction de l'état de objet et qui correspond à un niveau de tension prédéterminé. EOO) Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'oscillateur est un générateur d'impulsions dont la fréquence de répétition des impulsions est modifiée et commandée en fonction du signal de sortie du détecteur, les impulsions de sortie du générateur d'impulsions étant appliquées à chacun des discriminateurs de fréquence par un circuit de mise en forme d'onde composé d'un circuit de différentiation et d'un limiteur d'amplitude, chaque discriminateur de fréquence fournissant un signal continu ayant un niveau de tension correspondant à la fréquence de répétition. 11 ) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le générateur d 'impulsions comprend-un oscillateur de fréquence fixe dont le fonctionnement est commandé par le signal de sortie du moyen de détection pour fournir périodiquement comme signal de sortie un signal de fréquence fixe pendant la rotation du disque, ainsi qu'un moyen pour redresser le signal de fréquence fixe et fournir un train d'impulsions dont-la fréquence de répétition correspond au signal périodique du détecteur. 120) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de détection (détecteur) comporte deux bobines disposées de part et d1 autres au voisinage du disque, en laissant un entrefer dans lequel vient le disque, ainsi qu'un moyen pour créer une résistance magnétique différente (réluctance) dans une partie d'une bande annulaire du disque qui passe dans l'intervalle entre les deux bobines pendant la rotation du disque, pour modifier périodiquement l'inductance mutuelle des deux bobines pendant la rotation du disque, l'os- cillateur de fréquence comportant comme composants, les deux bobines, de façon à fonctionner périodiquement en réponse à la variation périodique de l'inductanee mutuelle des deux bobines , pour périodiquement fournir comme signal de sortie un signal de fréquence fixe pendant la rotation du disque. 130) Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le disque est en-aluminium et comporte un ensemble d 'orifices répartis à intervalles ré guliers suivant un anneau du disque. 140) Appareil selon lareven- dication 12, caractérisé en ee que chacune des deux bobines est une bobine à noyau. 150) -Appareil selon lareven- dication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un moyen pour détecter un niveau de tension prédéterminé du signal continu du discriminateur de fréquence pour fournir un signal de commande servant à commander un appareil périphérique qui est à commander en réponse à l'état de l'objet correspondant à un niveau de tension prédéterminé. 160) Appareil selon la revendication il, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de discriminateurs de fréquence dont chacun travaille suivant une plage de fréquences donnée centrée sur une fréquence centrale différente de la fréquence centrale des autres discriminateurs, ainsi qu'un ensemble de détecteurs de niveau de tension couplés aux sorties des divers discriminateurs de fréquence, chacun deux détectant un niveau de tension prédéterminé du signal continu du discriminateur de fréquence correspondant, pour fournir un signal de commande susceptible de commander un appareil périphérique qui est à commander en fonction de 11 état de l'objet correspondant à un niveau de tension prédéterminé.