Brevet FR2353994A1 — publié le 19771230

Le secteur technique de l'invention est celui du traitement des signaux électriques. Dans ltétat actuel de la technique, les transducteurs utilisés pour transformer, par exemple, un déplacement géométrique en signal électrique fonctionnent très souvent en courant alternatif. Une tension alternative de référence est ainsi modulée en amplitude proportionnellement à à la grandeur à mesurer. L'utili- sation de ce signal requiert en général sa démodulation, c est-à- dire sa transformation en une tension électrique continue, proportionnelle à la grandeur à mesurer. La méthode habituellement employée pour la démodulation consiste à redresser le courant, par exemple avec un circuit à diodes, puis à le filtrer, par exemple avec des condensateurs. Ce filtrage étant une intégration, exige pour donner une démodulation assez précise de porter sur un grand nombre de périodes, soit environ 10 à 20.Il a pour inconvénent d'apporter un certain retard dans la transmission de l'information, soit par exemple si la fréquence est 800 Hz un temps de retard de L'ordre de 300 millisecondes. Dans une autre technique connue, on transforme directement et sans aucun retard notamment un déplacement anguM~re en un signal électrique binaire grâce à un codeur optique. Mais pour fournir une grande précision; ce capteur doit être de grande dimension; il résiste mal aux chocs; en cas de variation très rapide de l'angle à mesurer, il peut y avoir confusion du signal optique. La présente invention a pour but de permettre l'utilisation, dans les meilleures conditions possibles de performances, de simplicité et d'économie, des signaux fournis sous forme de tension alternative modulée en amplitude par des transducteurs qui soient peu encombrants, robustes, précis et admettant des variations rapides tels que les transducteurs à variation de capacitance ou d'inductance (synchros, résolveurs et autres). A cet effet, la démodulation n'est pas faite, comme dans la solution classique, par redressement et filtrage du signal mais par échantillonnage, c 'est-à-dire par prélèvement à des instants précis de la tension de sortie du transducteur. L'invention concerne donc en premier lieu un procédé de traitement de signaux électriques alternatifs modulés en amplitude, caractérisé par le fait qu'on saisit la valeur de certaines variations extrêmes au moins d'un tel signal, on intègre oes valeurs et lton met en mémoire les valeurs intégrées. L'invention comprend de plus les montages qui permettentla mise en oeuvre dtun tel procédé, caractérisés par le fait qu'ils comprennent dans un circuit électronique associé à au moins un transducteur, modulant en amplitude une tension ou un courant alternatif, un oscillateur pilote, un générateur couplé à l'oscillateur et fournissant des créneaux et des tops synchronisés, un intégrateur et une mémoire correspondant audit transducteur et permettant de saisir, grâce au générateur, à la sortie dudit transducteur la valeur du signal modulé à chacune de ses variations extrêmes et de stocker ladite valeur entre deux prélèvements. La description qui va suivre, en regard des schémas annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique, tout en faisant ressortir d'autres particularités. La figure 1 montre la variation en fonction du temps d'une tension électrique alternative modulée en amplitude; elle montre également en hachures la variation du même signal redressé et en tireté celle du signal redressé et filtré suivant la technique habituelle. Ce signal de sortie est représenté retardé par rapport au signal d'entrée, avec son maximum décalé vers la droite. synoptique/ La figure 2 est le schéma/du circuit électronique démodulateur par échantillonnage objet de la présente invention. La figure 3 est un tableau de diagrammes de variations simultanées des tensions sur diverses formes de l'appareillage montré sur la figure 2, en fonction du temps. La figure 4 est un schéma plus développé de l'ensemble intégrateur-mémoire La figure 5 montre un schéma de pilotage par oscillateur unique d'une pluralité de transducteurs et par un générateur de créneaux et tops unique, d'une pluralité correspondante d'ensembles intégrateur-mémoire. La figure 6 montre une application du schéma de la figure 5 au cas des bobines de compensation et de travail d'un résolveur. Comme on le voit sur la figure 2, dans le montage réalisé dont la constitution résulte à l'évidence de ce qui suit, à partir d'une alimentation continue ou alternative 21, un oscillateur pilote 22 produit une tension alternative d'amplitude et fréquence données 31. Cette tension alimente d'une part un transducteur 23, d'autre part un générateur d'échantillonnage 24. Ce transducteur 23 module le signal sinusoïdal suivant 35 en fonction de la grandeur à mesurer. Le générateur 24 fournit, d'une part, des créneaux périodiques de durée de prélèvement 32 et dtinstants de mise en mémoire 33 et,d'autre part, des créneaux périodiques 34 d'autorisation de lecture, complémentaires dans le temps des précédents. La figure 3 montre le comportement du circuit au cours du temps : la courbe 31 montre le signal sinusoidal de référence, de période T et supposé nul au temps 0; en 32 les créneaux de prélèvement déterminés par le générateur 24 à partir du signal de référence aux temps T/4, 5T/4, etc. et de durée T#; la courbe 35 représente la variation du signal modulé par le transducteur 23 Des instants T/4 - l/2 à T/4 + T/2, 5T/4 - 2/2 à 5T/4 + #/2, etc. le signal est intégré, à partir d'une valeur nulle, dans l'intégrateur 25 de la figure 2 sous la forme indiquée par la ligne 36.En fin d'intégration Sa valeur est fournie, sur commande du générateur sous forme d'impulsions 33, et conservée dans la mémoire analogique 26 sous la forme montrée par la ligne 37. Les amplificateurs 27 sont à impédance d'entrée infinie et impédance de sortie nulle en vue de constituer des éléments d'isolement. La durée T de l'intégration est prise suffisamment grande pour que l'effet de parasites tel que représenté en 38 soit supprimé, et suffisamment petite pour que la valeur du signal soit bien saisie aux instants des maxima de tension. Il va de soi que le prélèvement de durée t pourrait Etre seulement ou également effectué sur les maaiina négatifs, par exemple, de la variation montée sur la courbe 31. La figure 4 indique un mode de réalisation préférentiel pour 1'intégrateur et la mémoire analogique et permet de mieux comprendre leur fonctionnement. Pendant la durée du créneau 32 de la figure 3, un interrupteur statique 41 permet de charger un condensateur 44 à travers une résistance 42; il y a intégration de la tension 31, transformée en force électromotrice par l'amplificateur 27. A la fin de ce créneau 32, cette tension est transférée au condensateur 47 par la fermeture d'un interrupteur statique 45 à travers une résistance 46 de limitation de courant. L'interrupteur 43 est fermé et ramène à zéro la valeur de la tension au condensateur 44 en association avec un amplificateur 43a opérationnel en montage intégrateur, après que l'interrupteur 45 ait été ouvert, en vue de maintenir en mémoire la tension moyenne du signal 31 pendant le temps t dans le condensateur 47.Pour des temps d'intégration t très courts, la première partie' du schéma comprenant les organes repérés par les références 41 à 44 n'est pas nécessaire. Comme on le voit sur la figure 5, une application de l'invention peut autre faite à un démodulateur à plusieurs voies. Il y a un seul oscillateur pilote 22a et un seul générateur de créneaux et de tops 24a pour plusieurs transducteurs 51, 52, 53 associés à plusieurs intégrateurs-mémoires 55, 56, 57. On y voit un avantage de l'invention par rapport au démodulateur classique par r ##ressement et filtrage sur chaque voie. Dans le présent cas, i iste une parfaite synchronisation entre les mesures faites par les divers transducteurs. La figure 6 montre une exploitation de ce dernier avantage pour le cas où le transducteur est un résolveur compensé. Dans ce cas le signal fourni par l'oscillateur pilote 61 est une tension de la forme E sinon. L'un des enroulements du résolveur, o dit enroulement de compensation 62 fournit une tension E0 K1 sin (t +#1), où K1 varie avec la température et où 9 1 peut atteindre 209 de déphasage pour une fréquence de 400 Hz. L'enrou- lement cosinus du résolveur 63 fournit une tension modulée de la forme E0K1K2 sin (wt +#1+#2) cos ep et l'enroulement sinus 64 une tension modulée EoKlK2 sin (st + t1 # 2) sin # , où K2 est voisin de 1 et stable en température et #2 de l'ordre de quelques minutes et stable.Une autre particularité de l'invention est de ne pas prendre comme référence le signal fourni par l'oscillateur mais celui fourni par ltenroulement de compensation 62, de telle sorte que les signaux démodulés sont K1 pour la nouvelle référence issue de cet enroulement 62 et K1 K2 cos # , K1 K2 sin 9 pour les deux mesures, en provenance- des bobinages 6) et 64.De cette façon, une variation de la référence K1 en fonction de la tempéra ture et le déphasage #1 n'influent pas sur la valeur des gran- deurs mesurées à l'aide de cette référence, soit K2 cos CP et K2 sin . Les performances intrinsèques d'un résolveur qui sont, par exemple, une précision de + 4' et une résolution de + 1' ne sont pas réduites grâce à l'utilisation du présent circuit de démodulation, même si l'angle 9 à mesurer varie très rapidement. On est ainsi affranchi des variations et compensations qu'il serait nécessaire de calculer en fonction de variation#es températures et des fréquences. Une telle démodulation par échantillonnage peut trouver ainsi une application intéressante dans le cas où les signaux de mesure sont utilisés dans un système mécanique asservi où les diverses mesures doivent être transmises simultanément et sans retard. Plus particulièrement encore, cette transmission peut être faite à un calculateur numérique fonctionnant en temps réel à l'aide d'une conversion analogique numérique. Pour utiliser le pouvoir de résolution maximal d'un résolveur soit 1,3 minute sur 360 degrés ou 1/16000, il faut un signal à 14 bits dont la transmission prend environ#50 microsecondes. Grâce à ce démodulateur par échantillonnage, on peut démoduler et stocker simultanément en mémoire analogique les signaux cosinus et sinus de 10 résolveurs, les S partir successive- ment, les convertir en 1 milliseconde en signaux 14 bits avec un seul convertisseur analogique numériquq/et les transmettre successivement au calculateur numérique. Le temps de retard de 1 milliseconde est sans inconvénient pour permettre un asservissement à hautes performances d'un système mécanique. Il s'agit précisément là du temps minimal que l'on puisse obtenir en saisissant la valeur de chaque maximum d'un signal modulé à 1000 Hz. Il va de soi qu'on peut apporter des modifications aux phases de procédé et aux formes d'exécution de l'appareillage en permettant la mise en oeuvre, qui ont été décrites plus haut sans sortir du cadre de l'invention et que cette dernière englobe toutes applications autres que celles qui ont été ci-des#us précisées. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement due signal électrique alternatif modulé en amplitude, caractérisé par le fait qu'on échantil- lonne le signal en saisissant sa valeur à abaque période avec un temps de retard prédéterminé par rapport à l'instant de passage par une valeur nulle d'un signal alternatif de référence, retard égal de préférence à un quart de période sensiblement. 2.- Procédé de traitement d'un signal selon la revendicati on 1, caractérisé par le fait que la valeur saisie est intégrée électriquement pendant un court instant, de manière à élimi- ner les parasites à haute fréquence. 3.- Circuit électronique peraettant la aise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend au noms un transducteur, iodu- lant en amplitude une tension ou un courant alternatif, un oscillateur pilote, un générateur couplé à l'oscillateur et fournissant des créneaux et des tops Synchronisés, un intégrateur et un mé- moire correspondant audit transducteur et permettant de saisir, grâce au générateur, à la sortie dudit transducteur la valeur du signal ondulé à chacune de ses variations extraies et de stocker ladite valeur entre deux prélèvements. 4.- Circuit électronique selon la revendication 3, earac- térisé par le fait que l'un au Moins des traniducteurs est un résolveur compensé et où le générateur correspondait est couplé à un enroulenent de coipensation du résolveur, pris comme réfé- rence. 5.- Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait que toutes les inforaatiojs stockées siaultanénent dans diverses mémoires sont transMises successivement par un seul convertisseur analogique numérique à un calculateur numérique et cela dans la durée d'une période du courant alternatif de référence. 6.- Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que les interrupteurs et coaautateuri statiques relient un circuit de transducteur à un intégrateur puis ledit intégrateur à une mémoire correspondante, interrupteur et coaautateur reliés pour commande audit générateur.