Brevet FR2234550A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne un circuit de linéarisation ayant pour but la conversion de signaux digitaux reprEsen tant les valeurs d'une fonction non linéaire, en signaux digitaux représentant les valeurs d'une fonction linéaire. Lorsqu'on désire fournir sur un écran la valeur digitale directe d'un signal électrique analogique fourni par un transducteur, ledit transducteur étant utilisé pour mesurer un paramètre physique, on emploie en général un convertisseur analogique digital, tel qu'un écran è téléaffichage digital, dans le but de convertir le signal de sortie du transducteur en un signal digital convenable pour qu'il puisse etre visualisé sur un écran à indications digitales. Toutefois, lorsque le signal de sortie du transducteur est une fonction non linéaire du paramètre mesuré, l'indication de l'écran digital doit être également une fonction non linéaire dudit paramètre.Un exemple de transducteur non linéaire est fourni par un thermocouple, pour lequel le potentiel de sortie engendré entre deux jonctions est fonction non linéaire de la différence de température entre les jonctions dudit thermocouple. Si l'on veut visualiser directement et de façon utile sur un écran, le signal de sortie d'un tel transducteur, il est souhaitable d'effectuer une opération de transformation, afin que le signal digital inscrit sur l'écran soit fonction linéaire du paremètre à mesurer. Pour ce faire, la courbe non linéaire caractéristique représentant la relation entre le signal de sortie analogique du transducteur et le paramètre physique a été divisé en un certain nombre de segments linéaires, et une correction de linéarisation a été appliquée à chaque signal de sortie du transducteur en fonction du segment sur lequel se trouve le signal de sortie. Dans l'art antérieur, cette opération de linéarisation était réalisée en modifiant un potentiel de référence utilisé à l'entrée du dispositif de visualisation digitale, de telle sorte qu'un signal digital linéarisé soit obtenu directement à la sortie du dispositif de mesure. Toutefois, un tel dispositif ne peut stappli- quer qutè certains types bien particuliers d'appareils de mesure digitaux, et de plus, des précautions doivent être prises pour éliminer toute dérive du potentiel de référence variable. L'objet de la presente invention est un circuit de linéarisation, utilisable pour n'importe quel appareil de mesure digitale et pour lequel aucun dispositif de correction de dérive n'est nécessaire. Dans ce but, la présente invention a plus précisément pour objet un circuit de linéarisation comprenant une entrée destinée à recevoir des signaux digitaux d'entrée, ces signaux représentant les valeurs d'une fonction non linéaire; un organe de classification divisant la fonction non linéaire en un nombre déterminé de segments, ledit organe étant relié à l'entrée et recevant les signaux-digitaux d'entrée, ledit organe de classification, fournissant un signal de classification de sortie pour toutes valeurs du signal digital d'entrée qui indique le segment de la fonction non linéaire sur lequel se trouve le signal digital d'entrée; un premier générateur relié de façon à recevoir les signaux de classification, et délivrant pour chaque signal de classification un signal de sortie, ce signal, de sortie de sortie, ce signal/étant un facteur de multiplication correspondant au segment de la fonction non linéaire désignée par le signal de classification; un second générateur relié de façon à recevoir les signaux de classification, et engendrant, pour chaque signal de classification, un signal de sortie représentant un facteur additionnel correspondant. au segment de la fonction non linéaire indi#quée par le signal de classification; et un organe arithmétique, relié de façon à recevoir le signal digital d'entrée Y, le signal de multiplication correspondant, de même que le signal d'addition correspondant, ledit organe engendrant un signal de sortie digital X représentant la valeur d'une fonction linéaire de la forme X = w + zY Selon un mode de réalisation de l'invention, organe arithmétique multiplie d'abord le signal digital d'entrée Y par le facteur multiplicateur correspondant et ajoute ensuite le terme additif au signal résultant. Dans ce cas, le premier générateur engendre un signal de sortie représentant le facteur de multiplication z de la fonction linéaire X = w + zY et le second générateur engendre un signal de sortie représentant le terme additif w. Selon une variante de l'invention, l'organe arithmétique ajoute d'abord le terme additif correspondant au signal d'entrée digital puis multiplie le signal résultant par le terme multiplicateur correspondant. Dans ce cas, le premier générateur engendre un signal de sortie représentant le facteur de multiplication z de la fonction non linéaire et le second générateur en w gendre un signal de sortie représentant un terme additif L t invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, donnée à titre explicatif et non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - Sur la Figure 1, une courbe représentant une fonction non linéaire typique et une fonction linéaire, résultat de la conversion de la fonction non linéaire. - Sur la Figure 2, un organigramme montrant le circuit de linéarisation selon l'invention utilisé pour convertir des signaux digitaux, ceux-ci représentant les valeurs d'une fonction non linéaire, en des signaux digitaux représentant les valeurs d'une fonction linéaire. Sur le graphique de la Figure 1, on a représenté en abscisse les valeurs d'un paramètre mesurées par un transducteur, ledit transducteur engendrant un signal analogique, fonction non linéaire de la valeur d'un paramètre; sur la même figure, on a représenté en ordonnée les valeurs digitales reliées au signal de sortie analogique du transducteur et par conséquent à la valeur du paramètre. La courbe a d représente la fonction non linéaire obtenue quand les signaux analogiques sont convertis en signaux digitaux sans opération de linéarisation, et la courbe a' d représente la fonction linéaire reliant les signaux digitaux et le paramètre physique que l'on mesure. Si la courbe a d est divisée en un nombre convenable de segments tels que les segments a b, h E et c d, les segments individuels peuvent être assimilés à des fonctions linéaires, et une expression mathématique de type très simple fait correspondre à chaque segment de la courbe a d la fonction linéaire désirée a' d La ligne droite a' d peut être représentée par l'équation X = C1 P e (1) ou X est la valeur digitale, P la valeur du paramètre et ci une constante de proportionnalité. Semblablement, chaque segment de la courbe a d peut astre représenté par une équation de la forme : Y = c2P + C3 ....*. (2) ou Y est la valeur digitale, c2 et C3 des constantes qui diffèrent en général pour les différents segments. De ltéquation~(2) on tire En substituant la valeur du paramètre P de l'équation (3) dans l'équation (1), on tire Après réarrangement et substitution, on a X = w + zY ........ (4) avec La constante w est ainsi un terme additif et la constante z est un facteur de multiplication nécessaire pour convertir le segment de droite Y en segment de droite X Le schéma du circuit de la Figure 2 réalise les fonctions indiquées dans l'équation (4) ayant pour but de convertir les signaux- digitaux d'entrée en relation non linéaire avec un digitaux paramètre à mesurer, en des signaux/de sortie, en relation liné- aire avec ledit paramètre. Sur la Figure 2, une entrée 1 reçoit un signal digital d'entrée provenant d'un instrument de mesure digital conventionnel Un organe de classification, ou un pondérateur de segment 2, est relié au terminal 1 et reçoit les signaux digitaux d'entrée. Ledit organe possède une pluralité de sorties telles que 3, chacune d'elles correspondant à un segment de la courbe représentant la corrélation fonctionnelle entre les signaux digitaux d'entrée et le paramètre à mesurer. Le pondérateur 2 classe chaque signal d'entrée en fonction du segment de la courbe représentative de la fonction sur lequél il se trouve et engendre un signal de classification de sortie sur une sortie correspondante telle que 3 Dans le présent exemple, la courbe représentative de la fonction est divisée en trois segments égaux, mais on peut choisir un nombre quelconque de segments en fonction de contraintes pratiques.Les segments sont espacés également entre des valeurs digitales et, dans le cas d'un instrument de mesure digitale lisant par exemple juqu'à 1,999 volt, chaque segment peut recouvrir un éventail de 250 points de lecture , ce qui fait que le premier segment représente l'intervalle entre 0 et 250,lesecond segment, l'intervalle entre 251 et 500, et ainsi de suite. Les signaux de sortie sur les sorties 3 du pondérateur 2 sont envoyés dans un premier générateur qui a pour rôle de lire la valeur en mémoire 4, correspondant au. segment-sur lequel se trouve le signal digital d'entrée, et qui engendre à sa sortie 5 un signal de sortie cz=;espondant à la valeur du facteur multiplicateur z de ce dit segment. Un organe arithmétique 6, comprena#nt un multiplicateur 7, relié de façon à recevoir les signaux digitaux d'entrée Y du terminal 1 et les signaux de sortie (2) provenant du générateur 4, est tel qu'il engendre à sa sortie 8 un signal correspondant à la quantité zY. Les signaux de sortie provenant du pondérateur 2 sont également envoyés 6 n second générateur qui a pour but de lire sur des mémoires permanentes la valeur d'un signal correspondant au terme additif w pour le segment sur lequel se trouve le signal d'entrée, et de ltenvoyer vers sa sortie 10. Un organe additionneur 11 dans l'organe arithmétique 6 reçoit les signaux de sortie provenant du générateur 9 et du multiplicateur 7, et réalise la somme w + zY L'additionneur 11 délivre ainsi sur sa sortie 12 les signaux digitaux linéarisés requis qui sont envoyés vers un organe de visualisation, tel qu'un écran par exemple. Le circuit complet illustré sur la Figure 2 peut être réalisé soit sous forme de composants discrets et séparés, soit sous forme simple partiellement intégrée ou sous forme totalement intégrée. Le circuit peut être réalisé en utilisant soit la technologie des semi-conducteurs bi-polaires soit la technologie des semi-conducteurs NOS. REVENDICATIONS 1. Circuit de linéarisation, caractérisé en ce qu'il comprend - une entrée destinée à recevoir des signaux digitaux d'entrée qui représentant les valeurs d'une fonction non linéaire, - un organe de classification divisant la fonction non linéaire en un nombre déterminé de segments, ledit organe étant relié à l'entrée pour recevoir les signaux digitaux d'entrée, et fournissant un signal de classification de sortie pour toute valeur du signal digital d'entrée qui indique le segment de la fonction non linéaire sur lequel se trouve le signal digital d'entrée, - un premier générateur relié de façon à recevoir les signaux de classification, et délivrant pour chaque signal de classification un signal de sortie, ce signal de sortie étant un facteur de multiplication correspondant au segment de la fonction non linéaire désignée par le signal de classification, - un second générateur relié. de façon à recevoir les signaux de classification, et engendrant, pour chaque signal de classification, un signal de sortie représentant un facteur additionnel correspondant au segment de la fonction non linéaire indiquée par le signal de classification, - et un organe arithmétique, relié de façon à recevoir le signal digital d'entrée (Y), le signal de multiplication correspondant, de meme que le signal d'addition correspondant, ledit organe engendrant un signal de sortie digital (X) représentant la valeur d'une fonction linéaire de la forme X = w + zY. 2. Circuit de linéarisation selon. la revendication 1, caractérisé en ce que le premier générateur engendre un signal de sortie représentant le facteur de multiplication z de la fonction linéaire X = w + zY et le second générateur engendre#un signal de sortie représentant le terme additif w, l'organe arithmétique multipliant d'abord le signal digital d'entrée par le facteur multiplicateur correspondant, puis additionnant le terme additif au signal résultant. 3. Circuit de linéarisetion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier générateur engendre un signal de sortie représ#entant la facteur multiplicateur z dans la fonction linéaire X = w + zY et le second générateur engendre un signal de sortie représentant un terme additif l' organe arithmétique z ajoutant d'abord le terme additif correspondant au signal d'entrée digital, puis multipliant le signal résultant par le terme multiplicateur correspondant.