Brevet FR2329971A1 — publié le 19770527

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Jacques GOUX, concerne un dispositif de repérage angulaire d'un objet tournant tel qu'une couronne dentée au cours de la rotation de celui-ci. I1 s'agit en fait de déterminer le moment auquel la couronne occupe une position angulaire particulière par rapport à une position de référence Cette position doit être choisie dans un domaine angulaire important et avec une définition et une précision meilleures que 1 , et ceci indépendamment du nombre de dents de la couronne. Un tel dispositif permet d'observer des phénomènes cycliques en synchronisme avec la rotation de la couronne I1 est particulièrement adapté pour l'observation de phénomènes liés à la combustion dans un moteur thermique, tels que le cliquetis, auquel cas le signal donnant la position de référence peut être engendré par le début de l'allumage dans un ou plusieurs cylindres. -- On connait des dispositifs de repérage angulaire de type analogique qui utilisent le procédé dit de la double rampe consistant à effectuer pendant une partie d'un tour d'une pièce tournante, la mesure d'un angle a de valeur arbitraire servant d'angle de référence, la mesure de l'angle a servant à la détermination d'un angle ss donnant la position. Ces dispositifs de repérage sont sujets à des dérives thermiques propres aux circuits analogiques qu'ils comportent et nécessitent un étalonnage pour afficher l'angle ss désiré. Par ailleurs, l'angle a de référence est engendré à partir des signaux d'allumage du moteur thermique, et sa valeur varie en raison de la dispersion des tops d'allumage, ce qui introduit une erreur supplémentaire. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités, en créant un dispositif numérique de repérage angulaire pratiquement exempt de dérive et qui ne nécessite pas d'étalonnage préalable. Elle a donc pour objet un dispositif numérique de repérage angulaire d'un organe tournant,caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande du stockage dans au moins un compteur/décompteur d'un nombre N d'impulsions délivrées par une première source d'une première fréquence Fi pendani~la !Station dudit organe d'un angle a de référence et des moyens de production d'impulsions de déclenchement du décomptage des N impulsions stockées dans ledit compteur/décompteur par une seconde source d'impulsions d'une seconde fréquence F2 ,la fin dudit lécomptage correspondant à la mesure d'un angle ss désiré de rotation dudit organe à partir de l'impulsion de déclenchement dudit décomptage, les angles &alpha;; et ss et les fréquenoesF1 et F2 étant liés par la relation ss = a D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 est un schéma synoptique d'un dispositif numérique de repérage angulaire suivant l'invention - la Fig. 2 est un schéma synoptique d'une variante du dispositif de la Fig. 1. Avant d'entreprendre la description du dispositif de l'invention, on va indiquer brièvement le principe qu'il met en oeuvre. Pour obtenir une mesure directe à 1 près de la position angulaire d'une roue dentée, il faut que la roue présente au moins 360 dents. Pour éviter l'utilisation de roues dentées ayant un nombre de dents aussi important, on passe par une grandeur intermédiaire N qui représente pour chaque vitesse angulaire tn, le nombre d'impulsions d'horloge enregistrées dans un compteur/ décompteur pendant que la couronne tourne d'un angle a de valeur arbitraire, servant d'angle de référence. Si la fréquence d'horloge est F1 -durant la phase de comptage, N est donné par la relation N = &alpha; x F1 (1) # A partir de l'émission d'un signal de référence, on procède au dé comptage à une fréquence d'horloge F2 du nombre N compté précédemment à la fréquence F1. Le compteur/décompteur est vide lorsqu'il a reçu N impulsions, c'est-àudire lorsque la couronne a effectué une rotation d'un angle ss à rartir de l'apparition du signal de référence. On a donc aussi N - a x F2 (2) a > Des relations (1) et (2), outre F1 a = x - (3) F2 ss est la position angulaire. On l'obtient par un choix judicieux des valeurs de a, F1,F2. Le dispositif de repérage angulaire suivant l'invention représenté à la Fig. 1 comporte un générateur 1 de signaux d'horloge dont la sortie est connectée aux entrées de deux multiplicateurs de fréquence 2 et 3 auxquels sont respectivement associés des commutateurs - codeurs décimal-codé binaire destinés à faire engendrer aux multiplicateurs 2 et 3 des signaux de fréquences respectives F1 et F2 destinées à la formation des angles a et ss respectivement. La sortie du multiplicateur 2 est connectée.à une entrée d'une porte ET 6 dont la sortie est connectée à l'entrée de comptage d'un compteur-décompteur 7. La sortie du multiplicateur 3 -est connectée à une entrée d'une porte ET 8 dont la sortie est connectée à l'entrée de décomptage du compteur-décompteur 7. Le dispositif représenté à la Fig. 1 comporte en outre un capteur 9 disposé devant une roue dentée 10 et dont la sortie est connectée par l'intermédiaie d'un amplificateur 11, à l'entrée d'un décodeur d'impulsions 12 destiné à compter lors de la rotation de la roue 10, un nombre d'impulsions correspondant à I'ange a. La sortie du décodeur 12 est connectée à une entrée d'une porte ET 13 dont l'autre entrée est connectée à une sortie Q d'un basculeur bistable 14 et dont la sortie est connectée à l'autre entrée de la porte ET 6. La sortie Q du basculeur 14 est connectée directement à l'autre entrée de la porte ET 8, tandis que son entrée est connectée à la sortie d'un capteur 15 destiné à engendrer un signal de référence. Le capteur 15 est par exemple le capteur du point mort haut d'un piston dans un cylindre de moteur à combustion interne. I1 peut être placé en regard du vilebrequin 16 du moteur sur lequel est également calée la roue dentée 10 . A la sortie du compteur/dé compteur 7 est branché un décodeur de zéro 17. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. On sait que la roue dentée 10 tourne a une vitesse angulaire X et qu'un.angle de valeur a est obtenu après le passage de n dents de la roue 10 devant le capteur 9. Le décodeur 12 est réglé de manière que la sortie soit à l'état 1 pendant la réception de K impulsions engendrées par le capteur 9 et qu'elle passe ensuite à l'état O. Pendant que le décodeur 12 reçoit les n impulsions à son entrée, la sortie Q du basculeur 14 est également à l'état 1 de sorte que les deux entrées de la porte 13 étant à 11 état 1, celle-ci applique un 1 à l'entrée correspondante de la porte 6. Simultanément, l'horloge 1 émet des impulsions qui sont transformées par le multiplicateur 2 en impulsions de fréquence 1 Ces impulsions sont appliquées à l'autre entrée de la porte 6 et transmises par celle-ci à la partie comptage du compteur/décompteur 7 pour--y être stockées. Lorsque le décodeur 12 a reçu n impulsions, il passe à l'état O de sorte que la sortie de la porte ET 13 passe elle aussi à l'état O et bloque la porte ET 6, ce qui interrompt le comptage du compteur/décompteur 7 qui a reçu pendant la période de conduction de la porte ET 6, N impulsions à la fréquence F1, correspondant à la valeur a prise comme valeur de référence. Pour engendrer un angle ss différent de a à partir d'une position de référence, il suffit de décompter les N impulsions qui se trouvent dans le compteur/dé compteur 7 à une fréquence F2 qui satisfait à la relation (3). A cet effet, lorsque le capteur 15 détecte par exemple le passage au point mort haut d'un piston dans un cylindre d'un moteur à combustion interne, concrétisé par le passage devant le capteur d'un repère porté par le vilebrequin 16, le capteur 15 émet un signal qui provoque le changement d'état du basculeur 14 dont la sortie Q passe à l'état 1 alors que sa sortie Q passe à l'état 0.L'entrée correspondante de la porte ET 8 passe a l'état 1. L'autre entrée de la porte 8 reçoit du multiplicateur 3 des impulsions à la cadence F2 et les transmet à la partie décomptage du compteur/décompteur 7. Ainsi, il y a décomptage à la fréquence F2 des N impulsions emmagasinées dans le compteur/décompteur jusqu 'à ce que le décodeur 17 détecte l'émission par le compteur/décompteur 7 de la dernière impulsion qu'il contient. En admettant que la roue dentée 10 continue à tourner à la meme vitesse angulaire La, les N impulsions sont émises par le compteur/décompteur à la fréquence F2, alors que la roue 10 a tourné d'un angle ss à partir de la position de référence matérialisée par le signal émis par le capteur 15. Le dispositif représenté à la Fig. 2 est destiné à engendrer deux angles a, ss' pendant un cycle donné. I1 comprend lui aussi un générateur de signaux d'horloge 20 dont la sortie est connectée en parallèle aux entrées de trois multiplicateurs de fréquence 21, 22, 23 commandés respectivement par des commutateurs-codeurs du type décimal codé binaire 24, 25, 26 et destinés à engendrer des signaux de fréquence F1, F 1 et F2 Le multiplicateur 21 est connecté à une entrée d'une porte ET 27 dont la sortie est reliée à une entrée de comptage d'un premier compteur/décompteur 28 dont l'entrée de décomptage est connectée au multiplicateur 23, par l'intermédiaire d'une porte ET 29. La sortie du compteur/décompteur est connectée, par l'intermédiaire d'un décodeur de zéro 30 à une entrée d'un basculeur bistable 31. Le multiplicateur de fréquence 22 est relié à une entrée d'une porte ET 32 dont la sortie est connectée à l'entrée de comptage d'un second compteur/décompteur 33. L'entrée de décomptage de ce second compteur/décompteur est connectée à la sortie du multiplicateur de fréquence 23, par l'intermédiaire d'une porte ET 34 et sa sortie est reliée, par l'intermédiaire d'un détecteur de zéro 35, à l'autre entrée du basculeur 31 dont la sortie est connectée à l'autre entrée de la porte ET 34. Les compteurs/décompteurs 28 et 33, les portes 27, -- 29 et 32, 34, les détecteurs de zéro 30 et 35 et le basculeur 31 constituent ensemble un premier groupe G1 générateur de signaux correspondant à la mesure des angles ss et ss'. Le dispositif comporte un deuxième groupe G2 générateur de signaux correspondant à la mesure des angles ss et ss', identique au groupe G1 et connecté aux multiplicateurs 21, 22, 23 par les conducteurs 36. Le dispositif représenté à la Fig. 2 comporte en outre un amplificateur 37 dont l'entrée est connectée à un capteur non représenté, associé à une couronne dentée,analogueau capteur 9 du dispositif de la Fig. 1. La sortie de l'amplificateur 37 est connectée à l'entrée d'un décodeur d'impulsions 38 dont la sortie est connectée à une entrée d'une porte ET 39 ainsi qu'à une entrée d'une porte ET 40. Les sorties des portes ET 39 et 40 sont respectivement connectées aux autres entrées des portes ET 27 et 32 du premier groupe générateur G1 et aux entrées correspondantes des portes du groupe G2, non représentées. Les autres entrées des portes 39 et 40 sont respectivement connectées aux sorties de portes OU 41 et 42 à trois entrées connectées à des conducteurs de liaison entre un décodeur 43 dont l'entrée est reliée à un compteur d'impulsions de référence 44 et une matrice de sélection 45 à clavier 46. Le compteur 44 comporte une entrée pour les impulsions de référence telles que les tops d'allumage d'un moteur à explosion et une entrée de remise à zéro recevant le top d'allumage d'un cylindre considéré comme cylindre de référence. Les sorties des portes OU 41 et 42 sont en outre connectées respectivement à l'autre entrée de la porte ET 29 du premier groupe G1 et à la porte correspondante du deuxième groupe G2. Les sorties des groupes G1 et G2 sont respectivement connectées à des portes ET 47 et 48 dont les autres entrées sont reliées aux sorties de portes OU 49, 50 commandées par la matrice 45. Enfin, les sorties des portes ET 47 et 48 sont connectées aux entrées d'une porte OU 51 dont la sortie forme la sortie du dispositif. Dans le mode de réalisation représenté, le compteur a a une capacité de 6 permettant l'étude de phénomères se produisant dans un moteur à six cylindres en sélectionnant le ou les cylindres dont on désire e > amlner le comportement. A cet effet, le decodeur 43 est lié à la matrice 45 par six conducteurs et le clavier 46 comizorte six touches d'actionnement d'interrupteurs de liaison entre lesdits six conducteurs et les entrées des portes OU 49 et 50. Quant aux portes OU 41 et 42, leurs entrees sont respectivement connectées aux premier, troisième et cinquième conducteurs de -liaison entre le decodeur 43 et la matrice 45 et aux second, quatrième et sixième de ces conducteurs. En supposant que l'on désire observer sUccessivement des phénomènes se produisant dans les premier et troisième cylindres, on sélectionne les cylindres l et 3 sur le clavier46. La matrice 45 sélectionne le groupe générateur Gî au moyen de la porte OU 49, Lors de la rotation du moteur, les impulsions correspondant aux tops d'allumage du moteur à étudier parviennent aux portes 41 et 42 apres avoir été décodées par le décodeur 43. Le signal de sortie de la porte 41 résultant du décodage de l'impulsion correspondant: top d'allumage du premier cylindre, est appliqué à l'entrée de la porte ET 29 premier groupe G et commande le décomptage du compteur/décompteur 28 dans lequel le nombre N représentant angle CL de référence a été stocké de la maniere décrite en référence à la Fig. 1, sous la commande du décodeur 38 Simultanément, un nombre N' d'impulsions à la fréquence F'1, correspondant au même angle a de référence a été stocké dans le compteur/décompteur 33 sous la commande de la porte ET 39. Le décomptage du compteur/décompteur 28 a lieu à la fré,- quence F2 délivrée par le multiplicateur 23. Lorsque le détecteur de zéro 30 perçoit la fin du décomptage, il émet un signal qui provoque le changement d'état du basculeur 31. Le signal de sortie de ce dernier est transmis à l'en trée de la porte ET 34 qui lui est reliée, ce qui déclenche le décomptage du compteur/décompteur 33 dans lequel le nombre N' a été stocké. Ce deuxième décomptage est également assuré à la fréquence F2 des impulsions délivrées par le multiplicateur 23. On dispose ainsi à la sortie de la porte ET 47 validée par le signal de sortie de la porte OU 49,de signaux successifs de forme rectangulaire qui représentent les angles ss et ss '. Ces signaux apparaissent à la sortie de la porte OU 51. Aprbs la fin du décomptage du compteur/décompteur 33, le décodeur d'angle d 38 provoque à nouveau le stockage à la fréquence F1 dans le compteur/décompteur 28 et à la fréquence F1' dans le compteur/décompteur 33 de nouveaux nombres d'impulsions qui peuvent être égaux à N et N' si la vitesse angulaire de la couronne dentée associée au capteur n'a pas varié. Lorsque l'impulsion correspondant au top d'allumage du troisième cylindre parvient à. la porte 41, celle-ci déclenche à nouveau le comptage successif des compteurs/décompteurs 28 et 33 de sorte qu'à la sortie de la porte 51, apparait un signal en créneau ayant pour origine la fin du décomptage du compteur décompteur 28, correspondant à un déplacement angulaire ss par rapport au top d'allumage et pour durée le temps du décomptage du compteur décompteur 33, ce qui correspond à un angle B '. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, les décomptages des compteurs/décompteurs 28 et 33 ont lieu successivement, mais il va de soi qu'ils peuvent également être commandés simultanément par le signal de sortie de la porte OU 41. Si on désire étudier les second, quatrième et sixième cylindres on sélectionne à l'aide du clavier 46 et de la matrice 45 le groupe G2 dont le fonctionnement est identique à celui du groupe G1. Le dispositif suivant l'invention présente une grande stabilité du fait que les fréquences F1, F'1 et F2 sont obtenues à partir d'une même horloge de sorte que les rapports entre ces fréquences sont fixes. Il permet un affichage direct de l'angle $que l'on desire obtenir. Du fait que l'on peut faire varier chaque fréquence avec la résolution désirée, l'anglepeut être déterminé avec une grande-précision. REVENDICATIONS 1. Dispositif numérique de repérage angulaire d'un organa tournant, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (9, 10, 11, 12, 13) de commande du stockage dans au moins un compteur/décompteur (7) d'un nombre N d'impulsions délivrées par une première source (1, 2, 4) d'une première fréquence (F1) pendant la rotation dudit organe d'un angle a de référence et des moyens ( 14, 15, 16) de production d'impulsions de déclen- chement du décomptage des N impulsions stockées dans ledit compteur/décompteur par une seconde source d'impulsions (1, 3, 5) d'une seconde fréquence (F2), la fin dudit décomptage correspondant à la mesure d'un angle ss désiré de rotation dudit organe à partir de l'impulsion de déclenchement dudit décomptage, les angles a et a et les fréquences F1 et F2 étant liés par la relation F1 ss = &alpha; F2. 2. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que lesdits moyens de commande du stockage comprennent un capteur (9) associé à une couronne dentée (10) solidaire dudit organe tournant, ledit capteur étant connecté à l'entrée d'un décodeur d'impulsions (i2) réglé de façon que sa sortie change d'état lorsqu'il a reçu un nombre (n) d'impulsions correspondant au nombre de dents de la roue (10) définissant l'angle (a) de référence, la sortie dudit décodeur (12) étant connectée à l'entrée de comptage dudit compteur/décompteur (7) par l'intermédiaire d'une première porte ET (6) connectée par ailleurs à ladite première source (1, 2, 4). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de production d'impulsions de déclenchement du décomptage du compteur/ décompteur (7) comprennent un dispositif (15, 16) de détection d'un top de référence à partir duquel ledit angle ss doit être élaboré, le détecteur (15, 16) étant associé à un moyen de comptage (14) connecté d'une part à une seconde porte ET (13) connectée dans le circuit de commande du stockage d'impulsions dans le compteur/décompteur (7) et d'autre part à une entrée d'une troisième porte ET (8) dont une autre entrée est connectée à ladite seconde source d'impulsions (1, 3, 5) et dont la sortie est connectée à l'entrée de' décomptage dudit compteur/décompteur (7). 4 - Dispositif quivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites première et seconde sources d'impulsions sont constituées par un générateur (1) de signaux d'horloge commun auquel sont connectés des multiplicateurs de fréquence (2, 3) associés chacun à un commutateurcodeur d'affichage desdites première- et seconde fréquences (F1, F2). 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à la sortie dudit compteur/ décompteur (7) est connecté un décodeur de zéro (17). 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à engendrer des signaux correspordant à au moins deux déplacements angulaires d'un objet tournant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un groupe formé d'au moins deux compteurs/décompteurs (28, 33), connectés chacun à une première source d'impulsions de stockage (20, 21, 24; 20, 22, 25) par des portes ET respectives (27, 32) commandées simultanément par lesdits moyens (37, 38, 39) de commande de stockage, et en ce qu'il comporte en outre une source d'impulsions (20, 23, 26), destinée à assurer le décomptage des compteurs/décompteurs (28, 33) à la fréquence F2. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'à la sortie de chaque compteur/décompteur (28, 33) est connecté un détecteur de zéro (30, 35), lesdits détecteurs de zéro étant reliés à un basculeur bistable (31). 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, comportant deux groupes destinés respectivement à engendrer des signaux de mesure de déplacements angulaires de l'objet rotatif à partir de différents signaux de référence, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (45, 46, 47, 48, 49, 50) de sélection de groupes en vue de l'émission alternée par ceux-ci des signaux désirés de mesure de déplacements angulaires correspondants. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de sélection comprennent une matrice de sélection (45) dont les entrées sont connectées au compteur (44) d'impulsions de référence à plusieurs sorties par l'interne diaire d'un décodeur (43), ladite matrice étant actionnée par un clavier de sélection (46) et ses sorties étant connectées par l'intermédiaire de portes OU (49, 50) à des premières entrées de portes ET (47, 48) dont les secondes entrées sont connectées aux sorties desdits groupes (G1, G2) respectivement. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de production d'impulsions de déclenchement de décomptage des divers compteurs/décompteurs desdits groupes (G1, G2) comprennent ledit compteur (44) d'impulsions de référence aux sorties duquel est connecté le décodeur (43), les sorties de ce dernier étant connectées par l'intermédiaire de portes OU à au moins une entrée (29) de déclenchement de décomptage des groupes (G1, G2) de compteurs/décompteurs (28, 33).