Brevet FR2390855A1 — publié le 19781208

La présente invention a pour objet un générateur de tension électrique suivant une loi définie, capable de produire une tension électrique dont- la valeur est liée à une grandeur numérique par une loi définie. Si cette grandeur est fournie de manière continue par un compteur dont l'état évolue avec le temps, ce dispositif constitue plus précisément un générateur d'une fonction dont la forme peut être quelconque, périodique ou non. Il est connu d'associer un compteur numérique,une mémoire numérique et un convertisseur numérique-analogique pour cons tituer un générateur de fonction. En général l'information numérique est transformée en un signal analogique tel qu'une tension électrique par un convertisseur unique qui fournit directement la grandeur de sortie du générateur. Ces disposi tifs ont habituellement une résolution limitée par la capaci té de la mémoire et du convertisseur. S-'-llest possible d'uti liser des convertisseurs a' grande résolution, il est difficile et coûteux d'augmenter la capacité de-la mémoire. Il est par ailleurs connu de réaliser un convertisseur numérique-analogique à variation de rapport cyclique; la fi gure 1 du dessin annexé représente schénatiquement ce type de convertisseur,dont- le principe est rappelé ci-après Un générateur I fournit des impulsions à un compteur nu mérique 2 fonctionnant continuellement et se remettant à zéro à chaque fin de cycle, qui constitue le début du cycle suivant. Soit N le nombre d'impulsions d'un cycle et T la durée du cy cle; on pose T = kS , k étant une constante de proportionnali- té qui dépend des caractéristiques du dispositif. A chaque passage à zéro, le compteur 2 place un système bistable 3 dans un état qui rend conducteur un commutateur électronique 4. Lorsque le compteur 2 atteint une valeur N1 définie par une consigne numérique 5, et inférieure nombre N, un comDarateur 6 détecte cette colncidence et place le système bistable 3 dans un état qui rend non-conducteur le commutateur électronique 4.Soit TI le temps qui s'écoule entre le début d'un cycle et la coïncidence suivante, détectée au cours de ce cycle. TI est lié à-N1 par la relation TI = kN1 ,dans laquelle k est la constante de proportionnalité déd définie précédemment. Le commutateur 4 découpe une tension de référence fixe Uo engendrée en 7, en une succession de créneaux de tension, de valeur fixe égale à Uo et de largeur TI variable proportionnel liement à la valeur NI donnée par la consigne numérique 5.Cette succession de créneaux est une certaine fonction désignée par U. Un circuit de filtrage 8 transforme ces créneaux en une tension continue Us dont la valeur est proportionnelle à la valeur de consigne numérique F1. Le graphique de la figure 2 montre la forme de la tension U en créneaux, obtenue avant filtrage, en fonction du temps. Le filtrage permet d'obtenir, à la sortie du circuit 8,une tension continue Us égale à la valeur moyenne de la tension U, soit Ainsi la tension continue obtenue à la sortie du convertisseur numêrique-analogique est proportionnelle à la valeur de consigne. Le but de la présente invention est de réaliser un générateur de tension électrique, utilisant un système de conversion numérique-analogique à rapport cyclique variable,dans lequel la loi de proportionnalité de ce type de convertisseur mise en évidence ci-dessus est remplacée par une loi définie mais pouvant être quelconque. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un générateur de tension électrique suivant une loi quelconque utilisant un système de conversion numérique-analogique à rapport cyclique variable, fournissant une tension continue à partir d'une consigne numérique,ledit générateur comprenant une mémoire morte numérique modifiant la relation de linéarité du convertisseur nuvérique-analogique, de sorte que la tension fournie par ce convertisseur est liée à la consigne numérique par une fonction choisie de forme définie mais quelconque. La mémoire morte numérique constitue ainsi une sorte de programme enregistré qui permet de faire correspondre, à tou te valeur de la consigne numérique, une valeur de tension choisie suivant une loi définie,dans le cas général non liw néaire. Suivant une première forme de réalisation, la mémoire mor te numérique,recevant les informations d'un-compteur remis à zér. A chaque fin de cycle,comaande- un second convertisseur nu mérique-analogique qui délivre une tension électrique variable suivant une loi définie,4ui est découpée puis --filtrée par le premier convertisseur à rapport cyclique variable. Après filtrage, on obtient dans ce cas une tenssion égale à la valeur moyenne de la tension découpée,formée de créneaux dont la hauteur est non plus fixe mais modulée par le second convertisseur,qui remplace la tension de référence fixe dù montage connu,la largeur de ces créneaux restant cependant fixée par le rapport cyclique du premier convertisseur. Suivant une deuxième forme de réalisation,la mémoire morte numérique,recevant les informations d'un compteur remis à zéro à chaque fin de cycle,commande un diviseur à rapport de division variable par l'intermédiaire duquel le compteur reçoit ses impulsions d'entrée,de manière à modifier le rapport cyclique du convertisseur suivant une loi définie.Après filtrage, on obtient dans ce cas une tension égale à la valeur moyenne de la tension découpée par le convertisseur,formée de créneaux dontla hauteur est fixe mais dont la largeur(proportionnelle au rapport cyclique modifié)n1est plus proportionnelle à la consi gne numérique du convertisseur comme dans le inontage connu. De toute facon,l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit,en référence au dessin schématique annexé représentant,à titre d'exemples non limitatifs,deux formes de réalisation de ce générateur de tension électrique suivant une loi définie Figure 3 est un schéma de principe d'une première forme de réalisation du générateur de tension électrique selon l'inventLon; Figure 4 est un graphique montrant la forme de la tension obtenue avant filtragejen fonction du temps,pour illustrer le fonctionnement du générateur de la figure 3; Figure 5 est un schéma de, principe d'une deuxième forme de réalisation du générateur detension électrique selon l'invention; ; Figure 6 est un graphique montrant la forme de la tension obtenue avant filtrage, en fonction du temps,pour illustrer le fonctionnement du générateur de la figure 5; La figure 3 représente un premier exemple du générateur selon l'invention, dont les organes communs-avec ceux du montage connu de la figure 1 décrit en introduction sont désignés par les mêmes nombres-repères 1 à 6 et 8.Un générateur 1 est toujours prévu pour fournir des impulsions à un compteur nume- rique 2, relié d'une part à un système bistable 3,d'autre part à un comparateur 6 qui modifie l'état du système bistable 3 lorsqu'il y a égalité entre le contenu du compteur 2 et une valeur définie par une consigne numérique 2. Le système bistable 3 est relié à un commutateur électronique 4 ni, rendu alternativement conducteur et non-conducteur selon l'état du système 3,permet d'obtenir une tension U en créneaux, qui est transformée par un circuit de filtrage 8 en une tension continue Us. Le perfectionnement apporté par l'invention est le sni- vant les informations numériques du compteur 2 sont prélevées sur une ligne supplémentaire et appliquées à une mémoire morte numérique 9 qui les transforme suivant une loi g (n) choisie En d'autres termes, chaque valeur n donnée par le compteur numé- rique 2 est transformée, suivant un tableau de correspondance inscrit dans la mémoire 9, en une autre valeur numérique g (n). Le résultat de cette transfôrmation est appliqué à un aonvèr'tis- seur numérique-analogique 10. Ce convertisseur délivre une tension électrique variable, à tout instant proportionnelle à la valeur numérique g (n), qui est découpée par le commutateur 4 pour donner la tension Uet qui replace ainsi la tension de référence fixe du montage connu précédemment décrit. La tension ainsi délivrée par le convertisseur 10 est une fonction du temps qui peut gtre notée f (t) et qui, dans le cas général,n'est pas constante. La tension découpée U prend à chaque cycle les valeurs f (t) entre le début du cycle et l'instant TI, si le début du cycle est pris comme origine des temps, puis zéro entre les instants TI et T, TI et T ayant les 8ses significations que précédemment (voir figure 4). A la sortie du circuit de filtrage 8, la tension continue Us obtenue, considérée comme étant la valeur moyenne de la tension U, est donnée par soit, si F (t) est la primitive de la fonction f(t) s'annulant à l'instant t=0 :: Us =T1 y (T1) T 1 F (k W1 )- T T Ainsi la tension électrique résultante Us n'est plus proportionnelle à la valeur de consigne N1 mais est une fonction définie de cette valeur de consigne, fonction " mise en mémoire" en 9. La figure 5 se rapporte à un autre exemple du générateur de tension électrique selon l'invention. Les organes communs avec ceux du montage connu de la figure 1 décrit en introduction sont désignés par les mimes nombres repères 7 à 8 : 1 est toujours un générateur d'impulsions, 2 un compteur numérique, 3 un système bistable, 4 un commutateur électronique contrôlé par le système 3, 5 une consigne numérique, 6 un comparateur relié d'une part au compteur 2 et d'autre part à la consigne 5, un générateur d'une tension de référence fixe Uo qui est découpée par le commutateur 4 pour donner une tension U en créneaux, et 8 un circuit de filtrage qui transforme la tension U précédente en une tension continue Us. Suivant l'invention, le générateur 1 fournit des impulsions au compteur numérique 2, par l'intermédiaire d'un diviseur à rapport de division variable 11, et à un diviseur à rapport de division fixe 12. La sortie du diviseur 12 est reliée d'une part au compteur g d'autre part au système bistable 3. Au début de chaque cycle de duree T, le diviseur 12 délivre une impulsion qui remet le compteur 2 à zéro et qui place le système bistable 3 dans un état qui rend conducteur le commutateur électronique 4. Le compteur numérique 2 possède,comme dans le cas de la figure 3, une sortie permettant de prélever ses informations numériques et de les appliquer à une mémoire morte numérique 9 qui les transforme suivant une loi g (n) choisie.la mémoire 9 est elle-même reliée au diviseur Il; elle permet ainsi de faire varier le rapport de division du diviseur 71 avec l'état du compteur 2, suivant une loi imposée. Lorsque le compteur 2 atteint une valeur NI définie par la consigne numérique 5, la coïncidence détectée par le comparateur 6 place le système bistable dans un état qui rend non-conducteur le commutateur électronique 4. On désigne toujours par ;i le temps qui s'écoule entre le début d'un cycle et la coïnciden- ce suivante Dans le cas présent,compte tenu de l'intervention de la mémoire 9 qui fait varier le rapport de division du diviseur 11, le temps TI n'est plus lié au nombre N1 par la rela tion T1 = k N1 oû k est une constante, mais par une fonction TI n f (NI). Le commutateur 4 découpe la tension de référence Uo en une succession de créneaux de valeur et de fréquence fixes et de largeur T1 variable suivant la loi r (N1). Enfin le circuit de filtrage 8 transforme ces créneaux en une tension continue Us dont la valeur est elle aussi liée à la valeur de consigne numérique N1 par cette loi," mise en mémoire " en 9. A la sortie du circuit de filtrage 8, la tension continue Us obtenue, considérée comme étant la valeur Moyen- ne de la tension U, est donnée par : étant une constante égale à Uo/t. On peut ainsi utiliser le dispositif selon l'invention comme un programmateur de tension, pour divers appareils, et en particulier comme un générateur de fonction electrique périodique Si le programme est répétitif. T'intervention de la mémoire morte 9, qui permet de substituer une loi définie à la loi de proportionnalité d'un convertisseur numérique-analogi- que classique,est notamment applicable à la réalisation d'une correction dans une chatne de mesure,par exemple pour fournir une tension qui obéisse à la mye loi qu'un thermocouple,en fonction de la température. Comme il va de soi,l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation de ce générateur de tension électrique suivant une loi définie qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples;elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes de réalisation relevant du m8me principe. -REVENDICATIONS 1.-Générateur de tension électrique suivant une loi définie, utilisant un système de conversion numérique-analogique à rapport cyclique variable, tournissant une tension continue à partir d'une consigne numérique, caractérisé en-ce qu'il comprend une mémoire morte numérique modifiant la relation de linéarité du convertisseur numérique-analogique, de sorte que la tension fournie par ce convertisseur est liée à la consigne numérique par une'fonction choisie de forme définie mais quelconque. 2.- Générateur de tension électrique suivant une loi définie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire morte numérique,recevant les informations-d'un compteur remis à zéro à chaque fin de cycle,commande un second convertisseur numérique-analogique qui délivre une tension électrique variable suivant une loi définie, qui est découpée puiss filtrée par le premier convertisseur à rapport cyclique variable. 3.- Générateur de tension électrique suivant une loi définie selon la revendication 1,caractérise en ce que la mémoire morte numérique, recevant les informations d'un compteur remis à zéro à chaque fin de cycle, commande un diviseur à rapport de division variable par l'intermédiaire duquel le compteur reçoit ses impulsions d'entrée,de manière à modifier le rapport cyclique du convertisseur suivant une loi définie. 4.-Générateur de tension électrique suivant une loi définie selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un même générateur fournit des impulsions d'une part au compteur précité,par l'intermédiaire du diviseur à rapport de division variablecommfE par la mémoire morte numérique, d'autre part à un diviseur à rapport de division fixe, qui délivre les impulsions de remise à zéro du compteur.