Brevet FR2343256A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne les fréquencemètres et plus particulièrement les fréquencemètres qui permettent de surveiller les variations de la fréquence d'un signal périodique autour d'une valeur donnée. On connaît déjà de tels fréquencemètres constitués essentiellement par une série de lames vibrantes accordées à des valeurs différentes de fréquence, ces valeurs étant d'une part celle de la fréquence de référence et d'autre part des valeurs proches entourant cette valeur de référence. Ce genre de fréquencemètre permet, par exemple, de surveiller la valeur de la période du courant électrique qui, dans la plupart des pays a une valeur de 50 Hz. Ces fréquencemètres comportent une lame vibrante accordée à 50 Hz et une série d'autres lames vibrantes dont la fréquence d'accord s'étale par exemple entre 48 et 52 Hz à raison d'un pas de 0,25 Hz entre chaque lame.La lame qui a la fréquence d'accord sensiblement égale à la fréquence du courant se met à vibrer et ainsi un observateur peut facilement vérifier la valeur de la fréquence du courant électrique en observant l'extrémité de la lame qui vibre ; chaque lame étant généralement identifiée par des repères indiquant leur fréquence d'accord. Ces fréquencemètres sont très satisfaisants et donnent de bons résultats mais ils ont l'inconvénient de la réalisation mécanique qui ne permet pas une industrialisation en grande série et surtout demande un temps de main d'oeuvre important, notamment pour l'étalonnage des lames, pour leur donner la fréquence d'accord désirée. La présente invention a pour but de réaliser notamment un nouveau fréquencemètre entièrement statique qui permet en plus une production en grande série sans nécessiter un temps de main d'oeuvre important. La présente invention a pour objet un fréquencemètre électronique pour la mesure de fréquence d'impulsions de signaux périodiques caractérisé par le fait qu'il comprend - des premiers moyens pour compter par échantillonnage un premier nombre prédéterminé de telles impulsions de signaux périodiques, - des seconds moyens pour délivrer des impulsions de référence à une fréquence donnée - des troisièmes moyens pour compter ces dites impulsions de référence pendant un temps défini par le comptage du premier nombre d'impulsions de signaux périodiques, et - des quatrièmes moyens pour déterminer le second nombre d'impulsions de réfé rence compté pendant le temps défini par le comptage du premier nombre dtimpulsions. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un fréquencemètre selon l'invention, - la figure 2 un ensemble de courbes permettant d'expliciter le fonctionnement du fréquencemètre selon la figure 1. Le dispositif illustré sur la figure 1 représente un mode de réalisation d'un fréquencemètre pour mesurer la fréquence d'un courant dont la valeur de la fréquence se situe aux alentours de 50 Hz. Ce fréquencemètre trouve une application particulièrement avantageuse pour surveiller la stabilité de la fréquence du courant électrique distribué aux consommateurs, qu'ils soient domestiques ou industriels. L'entrée de ce fréquencemètre est constituée par deux bornes d'entrée 1 et 2 auxquelles est relié par une résistance 91 un pont de diodes 3 permettant d'obtenir à ses deux bornes 4 et 5 un courant électrique redressé. Ce courant redressé est filtré dans un condensateur 6 connecté aux deux bornes 4 et 5 et stabilisé en tension par une diode Zener 7 branchée en parallèle sur le condensateur 6. L'ensemble comprenant le pont de diodes 3, le condensateur 6 et la diode Zener 7 constitue une alimentation stabilisée qui permet d'alimenter tous les circuits électroniques élémentaires du fréquencemètre qui seront décrits ci-dessous. Néanmoins, dans un souci de clarification du dessin, les connexions entre cette alimentation stabilisée et les différents éléments électroniques constitutifs du fréquencemètre n'ont pas été représentées.Toutefois, tous les éléments élémentaires qui entrent dans la composition de ce fréquencemètre sont bien connus en eux-mêmes et leur représentation ainsi que leur façon de les alimenter sont données notamment dans le catalogue de la Société R.C.A. portant la référence SS.D.20.SC 1975 DATABOOK SERIES. La borne 8, commune à un point du pont de diodes 3 et de la résistance 91 est reliée à un circuit de mise en forme 9 à travers une résistance 10. Ce circuit de mise en forme est constitué par exemple d'une porte NON-ET 11 dont les deux entrées sont reliées à la borne de sortie 12 de la résistance 10 et dont la sortie est reliée aux deux entrées d'une porte NON-OU 13 dont la sortie 14 constitue la sortie du circuit de mise en forme 9. Une résistance 15 est connectée entre les bornes 12 et 14. La sortie 14 du circuit de mise en forse délivre des signaux périodiques à la même fréquence que celle du signal Sp qui est appliqué aux deux bornes d'entrée 1 et 2, mais ces signaux ont des flancs avant et arrière raides et donc adaptés pour être appliqués à l'entrée 16 d'un compteur binaire 17 qui, dans ce mode de réalisation, est à sept étages comme celui portant la référence CD 4024 A- dans le catalogue précité. Ce compteur binaire 17 se remplit complètement chaque fois qu'il a compté seize impulsions qui lui sont appliquées à son entrée 16. Dès qu'il a compté la seizième impulsion, il se vide instantanément et recoaiaence à compter seize autres impulsions et ainsi de suite. Ainsi, les sorties 18, 19 20 et 21 de ce compteur binaire 17 délivrent des impulsions dont la fréquence d'émission relative est illustrée sur la figure 2. Les impulsions illustrées sur la courbe (A) sont obtenues à la sortie 18, celles de la courbe (B) à la sortie 19, celles de la courbe (C) à la sortie 20 et celles de la courbe (D) à la sortie 21 du compeur binaire 17. Les sorties 181 19, 20 et 21 de ce compteur binaire 17 sont décodées par les portes 22, 23 et 24. Pour cela, la sortie 18 qui délivre des iepnl- sions à fréquence moitié de celles du signal appliqué à l'entrée 16, est reliée à l'entrée d'une porte ET 22 tandis que son autre entrée est reliée à la sortie 19 du compteur qui elle, délivre des impulsions (B)(figure 2) à une fréquence moitié de celle délivrée à la-sortie 18. La sortie de la porte ET 22 est reliée à une entrée de la porte NON-ET 23, l'autre entrée de cette porte étant reliée à la sortie 20 (C)(figure 2) du compteur binaire 17 qui délivre des impulsions à une fréquence moitié de celles délivrées à la sortie 19.La sortie de la porte NON-ET 23 est reliée à une entrée de- la porte NON-OU 24, l'autre entrée de cette dernière porte étant reliée à la sortie 21 du compteur binaire17 qui délivre des impulsions à une fréquence moitié de celle des impulsions délivrées à la sortie 20 (D)(figure 2). Le fréquencemètre comporte une horloge 25 qui peut être constituée par un multivibrateur comprenant essentiellement une série de résistances 26 dont une extrémité 27 est reliée à travers une résistance 28 à une entrée d'une porte NON-OU 29 dont la sortie est reliée b l'autre extrémité 30 de la série de résistances 26. Cette extrémité 30 est aussi reliée à une entrée 35 d'une porte NON-ET 31 dont la sortie 32 est reliée à l'extrémité 27 de la série de résistances 26 par une capacité 33. L'autre entrée 34 de cette porte NON-ET est reliée à la sortie 21 du compteur binaire 17.La sortie 32 de la porte NON-ET 31 constitue la sortie- de l'horloge 25 Le fréquencemètre comporte un second compteur binaire 36 qui est dans ce mode de réalisation à 12 étages et peut être du type de celui portant la référence CD 4040 A dans le catalogue précité. L'entrée de comptage 37 de ce compteur binaire 36 est reliée à la sortie 32 de l'horloge 25 tandis que son entrée de remise à zéro 38 est reliée à la sortie de la porte NON-ET 24. Les sorties du compteur binaire 36 sont référencées 39, 40, 41, 42, 43, 44 et 45 et correspondent respectivement aux sorties délivrant des impulsions à la fréquence divisée par 1, 2, 4, 8, 16, 64 et 128 de celles des impulsions appliquées à son entrée.Les sorties 39, 40,41 et 42 sont connectées aux entrées 46, 47, 48 et 49 d'un décodeur binaire 50 qui peut être du type comme celui portant la référence CD 4555 B dans le catalogue précité. Les sorties 44 et 45 sont reliées aux deux entrées d'une porte ET 51 dont la sortie est reliée d'une part à une entrée 52 d'une porte NON-ET 53 et, d'autre part, à une entrée 54 d'une porte ET 55, l'autre entrée 56 de cette porte étant reliée à la sortie 43 du compteur binaire 36; La sortie Z1 du compteur binaire 17 est aussi reliée à l'entrée 65 d'une porte NON-OU 57 dont l'autre entrée 58 est reliée à la sortie 93 de la porte NOUNOU 24. La sortie de cette porte NON-OU 57 est reliée d'une part à l'autre entrée 59 de la porte NON-ET 53 et, d'autre part à une entrée 61 d'une porte ET 60 dont l'autre entrée 62 est reliée à la sortie 63 de la porte NON-ET 53. Cette même sortie 63 étant elle reliée à une entrée de blocage 64 du décodeur 50. La sortie 66 de la porte 55 est reliée d'une part à une entrée 67 de maintien à zéro du décodeur 50 et d'autre part à une entrée de blocage 68 de l'horloge 25, cette entrée de blocage étant constituée par une entrée de la porte NON-OU 29. La sortie 66 de la porte 55 commande la cathode d'une diode électro- luminescente 69 à travers un inverseur 70, l'anode de cette diode étant alimentée par une sortie 71 du décodeur 50 donnant une information repos, à travers une résistance 72. La sortie de la porte 60 est reliée à l'anode d'une diode électroluminescente 73 à travers une résistance 74. Enfin, chacune des quatre sorties 75, 76, 77 et 78 du décodeur sont respectivement reliée aux autres sorties 71, 79, 80 et 81 de ce décodeur 50 par un inverseur comme les inverseurs 82, 83, 84 et 85 dont les sorties respectives sont reliées aux cathodes de quatre diodes électroluminescentes dont les anodes sont reliées respectivement aux quatre sorties 71, 79, 80 et 81 à travers des résistances 72, 86, 87 et 88. Dans ce mode de réalisation, les sorties du décodeur sont reliées à une matrice de diodesélectroluminescen- tesau nombre de seize qui correspondront au seize mesures possibles de la fréquence par ce fréquencemètre. Enfin, les entrées de commande directe des inverseurs 70, 82, 83, 84 et 85 sont toutes reliées ensemble et ramenées au potentiel de référence comme la masse par une diode 90. Les différentes portes logiques et inverseurs qui sont utilisés dans ce fréquencemètre sont du type classique et connu et peuvent être par exemple ceux décrits dans le catalogue précité et portant respectivement, pour la porte NON-ET, la référence CD 4011 A ; la porte ET, CD 4081 B; la porte NON-OU, CD 4001 A et 1'inverseur CD 4049. Le fonctionnement du fréquencemètre est le suivant : tout d'abord il est nécessaire de préciser que le fréquencemètre qui est illustré permet de mesurer une fréquence aux alentours de la fréquence 50Hz et plus particulièrement entre 48 et 52 Hz par des pas successifs de fréquence de 0,25 Hz, ctest-à-dire sur seize points de mesure. Ces seize mesures possibles sont visualisées par des diodes électroluminescentes clignotantes en face de repères sur lesquels sont éventuellement marquées les seize valeurs possibles de la fréquence comprise entre 48 et 52 Hz. Le signal Sp dont la fréquence doit être surveillée est appliqué aux deux bornes d'entrée 1 et 2. Ce signal est généralement le courant électrique distribué aux consommateurs industriels et domestiques. Ce signal est transformé dans le circuit de mise en forme en des impulsions rectangulaires à flancs raides. Ces impulsions sont appliquées à l'entrée du compteur binaire 17 qui tourne en permanence tant que le signal est appliqué aux bornes d'entrée 1 et 2.Les bornes de sortie 18,19 , 20 et 21 sont décodées par les portes logiques 22, 23, 24 et 57 de façon à décomposer le signal par des échantillons de temps de seize périodes (figure 2).Ces seize périodes se décomposent en trois séquences S1, S2 et S3, déterminées par les trois créneaux rectangulaires obtenus respectivement à la sortie 66 de la porte ET 55 (courbe F), à la sortie 92 de la porte NON-OU 57 (courbe G), et à la sortie 93 de la porte NON-OU 24 (courbe E). Pendant le temps de la séquence S1 correspondant au créneau délivré à la sortie 66 de la porte ET 55, l'horloge 25 délivre des impulsions, à une fréquence de 10 000 Hz, qui sont comptées dans le compteur binaire 36 pendant le temps d'émission de ce créneau (F) qui ouvre la porte 29. En prenant une fréquence de 10 000 Hz pour l'horloge, le créneau (F) qui correspond à huit périodes du signal Sp permet d'enregistrer dans le compteur 36 centre quatre vingt douze impulsions si la fréquence du signal Sp appliqué aux entrées 1 et 2 est égale à 52 Hz. Tandis que le nombre d'impulsions qui est compté dans le compteur binaire 36 est de cent quatre vingt douze plus seize impulsions si la fréquence de Sp est égale à 48 Hz. Par contre, pendant la séquence S2, correspondant au signal de la courbe (G), le décodeur est bloqué par le créneau (G) qui est délivré à la sortie 92 de la porte 57 et qui est appliqué à l'entrée de blocage 64 à travers la porte NON-ET 53.Enfin, pendant la séquence S3, correspondant à la durée du créneau (E) délivré à la sortie 93 de la porte 24, le compteur binaire 36 est remis à zéro et permet ainsi une nouvelle mesure de la fréquence pour un nouvel échantillonnage pendant huit périodes du signal Sp sur un total de seize périodes continues de Sp. Si l'on suppose que le signal Sp appliqué aux bornes d'entrée 1 et 2 a une fréquence supérieure à 52 Hz, le nombre d'impulsions qui est enregistré dans le compteur binaire 36 est inférieur au nombre de cent quatre vingt douze et la porte de décodage 51 décodant les sorties cent vingt huit et soixante quatre délivre un signal à sa sortie qui, à travers la porte 53 va bloquer le décodeur 50 et alimenter la diode électroluminescente 73 à travers la porte 60-et la résistance 74 ; cette diode 73 est donc alimentée pendant le temps de la séquence S1 et éteinte pendant le temps des séquences S2 et S3, c'est-à-dire que l'éclairage intermittent de la diode 73 correspondra à une mesure de la fréquence indiquant que la fréquence du signal Sp est supérieure à 52 Hz. Par contre, si l'on suppose que la fréquence est inférieure à 48 Hz, le nombre d'impulsions qui est enregistré dans le compteur binaire 36 est égal à deux cent huit (centre quatre vingt douze plus seize) et ainsi la sortie 66 décodant le nombre d'impulsions du compteur 36 égal à deux cent huit alimente la diode 69 à travers l'inverseur 70, la résistance 72 et le décodeur 50. Le compteur 36 arrête de compter des impuls-ions au delà de deux cent huit du fait du blocage de l'horloge 25 par le signal délivré par la porte 55 et appliqué à l'entrée 68 de la porte 29. L'allumage intermittent de la diode permet de déterminer que la fréquence du signal Sp est inférieure à 48 Hz. Cette diode 69 clignote de la même façon puisqu'elle est alimentée pendant la durée de la séquence S1 et éteinte pendant la durée des séquences S2 plus S3 par blocage du décodeur 50 par le créneau (G) à travers la porte'53 et l'entrée 64. Par contre, si la fréquence du signal Sp est comprise entre 48 et 52 Hz, les sorties 39, 40, 41 et 42 correspondant au décodage des impulsions d'ordre un, deux, quatre et huit donnent la possibilité du décodage dans le décodeur des seize impulsions comprises entre les nombres cent quatre vingt douze et deux cent huit correspondant aux deux valeurs extrèmes de la fréquence de Sp, clest- - dire respectivement 52 Hz et 48 Hz.Ainsi, le décodeur est normalement alimenté et à chaque nombre compris entre cent quatre vingt douze et deux cent huit correspond une alimentation d'une des diodes de l'ensemble de la matrice 89. A chaque diode est attribuée une valeur de fréquence entre 48 et 52 Hz. Bien entendu, chaque diode est alimentée pendant le temps de la séquence S1 et est éteinte pendant le temps des séquences S2 et 53. Ce fréquencemètre donne de très bons résultats même Si dans ce mode de réalisation l'écart de périodes est assimilée à l'écart de fréquence, car l'erreur due à cette approximation est négligeable devant la résolution de 0,25 Hz pour exemple choisi 0 50 Hz. Bien entendu, cette matrice de diodes se trouve généralement en regard de repères qui permettent d'attribuer à chaque diode clignotante une valeur de la fréquence et ainsi, un observateur peut connaître la valeur de la fréquence du signal qui est appliqué à l'entrée du fréquencemètre, en lisant le repère qui se trouve es regard de la diode qui clignote. REVENDICATIONS 1. Fréquencemètre électronique pour la mesure de la fréquence d'impulsions de signaux périodiques, caractérisé par le fait qu'il comprend - des premiers moyens pour compter par échantillonnage un premier nombre prédéterminé desdites impulsions de signaux périodiques, - des seconds moyens pour délivrer des impulsions de référence à une fréquence donnée, - des troisièmes moyens pour compter ces dites impulsions de référence pendant un temps défini par le comptage du premier nombre prédéterminé des impulsions de signaux périodiques et, - des quatrièmes moyens pour déterminer le second nombre d'impulsions de référence comptées pendant le temps défini par le comptage du premier nombre d'impulsions. 2. Fréquencemètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour comparer le second nombre d'impulsions par rapport à un troisième nombre prédéterminé. 3. Fréquencemètre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour déterminer le résultat de la comparaison quand le second nombre est inférieur audit troisième nombre prédéterminé. 4. Fréquencemètre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour déterminer le résultat de la comparaison quand le second nombre est supérieur à un cinquième nombre égal à la somme du troisième nombre et un quatrième nombre prédéterminé. 5. Fréquencemètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens pour compter par échantillonnage le premier nombre prédéterminé sont aptes à effectuer cet échantillonage du premier nombre de façon à ce que chaque échantillonage du premier nombre soit séparé par des intervalles de temps déterminé par un sixième nombre prédéterminé d'impulsions de signaux périodiques. 6. Fréquencemètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens sont constitués par un premier compteur binaire et des premières portes logiques connectées aux sorties dudit compteur de façon à obtenir à la sortie desdites portes un premier signal et un second signal déterminant le début et la fin dudit premier nombre prédéterminé. 7. Fréquencemètre selon les revendications 1 et 5 caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens comportent des secondes portes logiques délivrant des troisième et quatrième signaux déterminant respectivement le début et la fin dudit intervalle de temps. 8. Fréquencemètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits troisièmes moyens sont constitués par un second compteur binaire dont l'entrée reçoit lesdites impulsions de référence, et des moyens de remise à zéro dudit second compteur binaire. 9. Fréquencemètre selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens de remise à zéro dudit second compteur binaire comportent une troisième porte logique dont les entrées sont reliées aux sorties dudit premier compteur binaire ; le signal délivré par cette dite troisième porte logique correspondant à une impulsion de signaux périodiques pendant ledit intervalle de temps. 10. Fréquencemètre selon les revendications 3 et 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour comparer ledit second nombre par rapport à un troisième sont constitués par ledit second compteur binaire et des portes logiques décodant les sorties dudit compteur correspondant à un nombre égal audit troisième nombre prédéterminé. 11. Fréquencemètre selon les revendications 4 et 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour comparer ledit second nombre par rapport au cinquième nombre sont constitués par ledit second compteur binaire et des portes logiques décodant les sorties dudit compteur correspondant à un nombre égal audit cinquième nombre prédéterminé. 4 12. Fréquencemètre selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits quatrièmes moyens pour déterminer le second nombre d'impulsions de référence comptées sont constitués par un décodeur dont les entrées sont connectées aux sorties dudit second compteur binaire, ledit décodeur délivrant à ses sorties des signaux représentatifs de la valeur dudit second nombre compté dans ledit second compteur binaire, et des moyens de visualisation desdits signaux délivrés aux sorties dudit décodeur. 13. Fréquencemètre selon la revendication 12, caractérisé par le fait que l'entrée de blocage dudit décodeur est commandée par lesdits premiers moyens ces dits moyens bloquant le décodeur pendant au moins une partie dudit intervalle de temps. 14. Fréquencemètre selon la revendication 12, caractérisé par le fait que lesdits moyens de visualisation des signaux délivrés aux sorties dudit décodeur comportent au moins une diode électroluminescente reliée à une sortie dudit décodeur, ledit signal représentatif délivré à ladite sortie du décodeur alimentant ladite diode électroluminescente. 15. Fréquencemètre selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens pour délivrer les impulsions de référence à une fréquence sont constitués par une horloge commandable et des moyens pour bloquer ladite horloge pendant ledit intervalle de temps. 16. Fréquencemètre selon la revendication 15, caractérisé par le fait que ladite horloge est constituée par un multivibrateur. 17. Fréquencemètre d'impulsions périodiques, caractérisé par le fait qu'il comprend - un premier compteur binaire dont l'entrée d'alimentation reçoit lesdites impulsions périodiques, - une horloge délivrant des impulsions à une fréquence de référence, ladite horloge comprenant des moyens de commande, - un premier ensemble de décodage des sorties dudit premier compteur binaire, - un deuxième compteur binaire dont l'entrée de comptage est reliée à la sortie de ladite horloge et dont l'entrée de remise à zéro est reliée à une des sorties du premier ensemble de décodage des sorties dudit premier compteur binaire, - un deuxième ensemble de décodage des sorties dudit second compteur binaire, ce dit ensemble de décodage délivrant à ses sorties des signaux représentatifs de l'état de remplissage dudit second compteur binaire et des moyens de visualisation électroniques alimentés par lesdits signaux représentatifs délivrés par ledit ensemble de décodage. 18 Fréquencemètre selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le premier ensemble de décodage des sorties du premier compteur binaire comporte des portes logiques dont les entrées sont reliées aux sorties dudit compteur, lesdites sorties des portes logiques permettant de délivrer des signaux décomposant dans seize périodes des impulsions périodiques, une première séquence de huit impulsions consécutives, une deuxième séquence de sept impulsions consécutives et une troisième séquence d'une impulsion. 19. Fréquencemètre selon la revendication 18, caractérisé par le fait que ladite horloge délivre des impulsions de référence pendant la durée de ladite première séquence, la fréquence de ces dites impulsions de référence étant sensiblement égale à dix mille Hertz. 20. Fréquencemètre selon la revendication 19, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens de décodage comportent un décodeur dont les entrées sont reliées aux sorties d'ordre, un, deux, quatre et huit dudit second compteur binaire, une première porte logique dont les entrées sont reliées aux sorties d'ordre cent vingt huit et soixante quatre dudit second compteur binaire et des moyens pour relier la sortie de ladite première porte à une entrée de blocage dudit décodeur, une troisième porte logique décodant les sorties d'ordre cent vingt huit, soixante quatre et seize dudit second compteur binaire. 21. Fréquencemètre selon la revendication 20, caractérisé par le fait que la sortie des dites première et seconde portes logiques sont reliées à des moyens de visualisation des signaux délivrés à leurs sorties respectives quand ledit second compteur se trouve dans l'un des deux cas, soit que le compteur ait enregistré moins de cent quatre vingt douze impulsions, ou soit que le compteur ait enregistré au moins deux cent huit impulsions délivrées par ladite horloge pendant le temps de ladite première séquence.