Brevet FR2390770A1 — publié le 19781208

La présente invention est relative à un dispositif destiné à fournir un signal électrique dont la valeur est à peu près proportionnelle a la fréquence d'un signal d'entrée, et principalement à un convertisseur fréquence/tension. Suivant l'invention il est prévu un dispositif pour fournir un signal électrique dont la valeur est à peu près proportionnelle à la fréquence d'un signal d'entrée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de comptage d'impulsions comprenant un générateur d'impulsions d'horloge agencé pour produire des impulsions à des intervalles réguliers prédéterminés et un compteur numérique, un circuit de commande- auquel est fourni ledit signal d'entrée, le circuit de commande étant agencé pour commander les moyens de comptage d'impulsions de façon que le compteur numérique compte le nombre d'impulsions produites par le générateur d'impulsions d'horloge sur des périodes successives qui sont chacune inversement proportionnelle à la fréquence dudit signal d'entrée, et un convertisseur numérique/analogique pour convertir en un signal électrique le nombre d'impulsions comptées par le compteur numérique dans chacune desdites périodes. De préférence, le convertisseur numérique/analogique est agencé pour produire un signal électrique dont la valeur est à peu près inversement proportionnelle audit nombre compté. De préférence, un courant prédéterminé est pris à la sortie du convertisseur numérique/analogique, la tension à une entrée dudit convertisseur étant à peu près inversement proportionnelle audit nombre compté. D'une façon avantageuse le convertisseur numérique/analogique est connecté dans un circuit de réaction d'un amplificateur à gain élevé. D'une façon appropriée le compteur numérique comprend un circuit de comptage et un circuit de mémoire, et le circuit de commande est agencé de façon à produire à la fin de chacune desdites périodes de temps, un signal qui provoque le transfert du nombre compté par le circuit de comptage, au circuit de mémoire, ce dernier étant relié à une entrée numérique du convertisseur numérique/analogique. D'une façon souhaitable le circuit commande est agencé pour commencer le comptage numérique au même point de chaque cycle dudit signal d'entrée et pour arrêter le comptage numérique après un temps T, de telle sorte que T soit inférieur et à peu près égal à 1/F, F étant la fréquence dudit signal d'entrée. De préférence, les impulsions produites par le générateur d'impulsions d'horloge sont appliquées au compteur numérique seulement pendant chacune desdites périodes de temps et le circuit de commande est agencé pour produire un signal pour remettre à zéro le compteur numérique après l'expiration de chacune desdites périodes de temps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raieront au cours de la description qui va suivre, faite en se ré férant au dessin annexé donné uninuement à titre d'exemple et dans lequel La Fig. 1 est-un schéma synoptique d'un dispositif suivant l'invention réalisé sous la forme d'un convertisseur fréquence/tension Les Fig. 2 à 5 sont des diagrammes montrant les variations dans le temps des signaux électriques en des points respectifs du dispositif représenté à la Fig. 1. En se référant tout d'abord à la Fig. 1, le convertisseur fréquence/tension comprend dans son ensemble un circuit de commande 10 à l'entrée duquel est appliqué un signal oscillant de fréquence F1 un générateur 11 d'impulsions d'horloge qui produit une série d'impulsions à des intervalles réguliers et à une fréquence F2, un compteur numérique 12 comprenant un circuit de comptage 13 et un circuit 14 de mise en mémoire, et un convertisseur numérique/analogique 15 qui est branché dans un circuit de réaction d'un amplifica- teur 16 à gain élevé. Le signal oscillant qui est appliqué en tant que signal d'entrée au circuit de commande 10 est représenté à la Fig.2 . Ce signal est traité par le circuit de commande 10 qui produit à partir de celui-ci trois signaux de sortie A, B et C. Comme on le voit à la Fig.3, le signal A est une tension qui est à la valeur logique 0 pour un temps T1 qui commence à un point prédéterminé dans chaque cycle du signal d'entrée suivant le présent exemple chaque fois que le signal d'entrée atteint un maximum) et qui se trouve ensuite à une valeur logique 1 pendant un temps T2, ce temps T2 étant inversement proportionnel à la fréquence F du signal d'entrée. Le signal A présente ainsi la forme d'une onde carrée dont la période Tî + T2 est égale à la période t (=1/Fl) du signal d'entrée, et dont le rapport tout ou rien est T2/T1.Le signal B (Fig.4) est constitué par une impulsion de tension qui est engendrée à la fin de chaque pério de T2. Le signal C (Fig.5) est constitué par une impulsion de tension qui est engendrée au commencement de chaque période T2. Le signal A est appliqué à une borne d'entrée d'une porte ET 17, la sortie du générateur 11 d'impulsions d'horloge étant appliquée à l'autre borne d'entrée de cette porte. La sortie de la porte ET 17 est appliquée en tant qu'entrée au circuit de comptage 13. Grâce à cet agencement, le circuit de comptage 13 compte les impulsions produites par le générateur 11 d'impulsions d'horloge lorsque le signal A se trouve à la valeur logique 1, c'est-à-dire pendant chaque période T2, mais non pas lorsque le signal A se trouve à la valeur logique 0, ctest- -dire pendant chaque période T1. Les signaux B et C sont tous deux appliqués au compteur numérique 12. Le signal B provoque à chaque impulsion de celui-ci le transfert au circuit de mise en mémoire 14 du nombre compté par le circuit de comptage 13 à ce moment, et le signal C à chaque impulsion de celuici sert à remettre à zéro le circuit de comptage 13. La temporisation des impulsions des signaux B et C est telle que le nombre dlimpul- sions produites par le générateur li d'impulsions d'horloge et qui sont comptées par le circuit de comptage 13 à chaque période T2 est transféré au circuit de mise en mémoire à la fin de cette p8rio- de et le circuit 13 de comptage est remis à zéro au commencement de la nouvelle période T2 suivante, pour être prêt à effectuer l'o pération de comptage suivante. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Si le nombre d'impulsions qui sont comptées par le compteur numérique 12 dans la période T2 est D, ou a D=F2. T2 ------- (1) Si comme dans le présent exemple la période T1 est très inférieure à la période T2, de telle sorte que la période T2 soit inférieure et à peu près égale à la période t (=1/F1) du signal d'entrée oscillant, ou a T2 ry L Fl et de ce fait il ressort de l'équation (1) D = F2 (2) F1 Du fait que F2 est constant, le nombre d'impulsions comptées par le compteur numérique 12 au cours de chaque période T2 est à peu près inversement proportionnel à la fréquence F1 du signal d'entrée pendant cette période. Le nombre D compté par le circuit de comptage 13 au cours de chaque période T2 est emmagasiné dans le circuit 14 de mise en mémoire, et est appliqué comme entrée numérique au convertisseur numérique/analogique 15. Le convertisseur 15 présente une caractéristique de transfert Io= K1. V1. D... (4) où Io est le courant de sortie du convertisseur,VI est sa tension d'entrée et K1 est une constante. Le convertisseur 15 est comme indiqué plus haut branché dans le circuit de réaction de l'amplificateur 16, et un courant constant I1 est pris sur l'amplificateur 16.L'impédence d'entrée de l'amplificateur est élevée et de ce fait I1 # Io I1 résulte donc de l'équation (4) Il # k1.vl.D et remplaçant D dans la relation (2) I Kl Vl F2 F1 de ce fait V1 K2.F1 où K2 est une constante et est égal à I1/ (K1.F2). Par conséquent, la tension VI est à peu près proportionnelle à la fréquence de F1 du signal d'entrée. I1 est évident que le dispositif décrit ci-dessus mesure de façon efficace la fréquence du signal d'entrée à chaque cycle de celui-ci, et par conséquent toute variation de la fréquence du signal d'entrée est instantanément reproduite dans la tension V1. Lorsque la fréquence F1 varie, le nombre D compté par le compteur numérique 12 dans chaque cycle change de façon correspondante, ce nombre étant fourni au convertisseur 15 et produisant ainsi une variation de la tension VI. Le dispositif décrit ci-dessus peut être utilisé de fa çon avantageuse pour contrôler les variations de la vitesse de rotation d'un arbre tournant, par exemple de l'arbre d'entrainement d'un moteur. -REVENDICATIONS 1- Dispositif pour fournir un signal électrique dont la valeur est à peu près proportionnelle à la fréquence d'un signal d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de comptage d'impulsions comportant un générateur d'impulsions d'horloge agencé pour produire des impulsions à des intervalles prédéterminés reguliers et un compteur numérique, un circuit de commande auquel est appliqué ledit signal d'entrée, le circuit de commande étant agencé pour commander le dispositif de comptage d'impulsions de façon que le compteur numérique compte le nombre d'impulsions produites par le générateur d'impulsions d'horloge sur des périodes successives qui sont chacune inversement proportionnelle à la fréquence dudit signal d'entrée, et un convertisseur numérique/analogique pour convertir en un signal électrique le nombre d'impulsions comptées par le compteur numérique au cours de chacune desdites périodes. 2- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur numérique/analogique est agencé pour produire un signal électrique dont la valeur est à peu près inversement proportionnelle audit nombre compté. 3- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un courant prédéterminé est prélevé à la sortie du convertisseur numérique/analogique, la tension à l'entrée dudit convertisseur étant à peu près inversement proportionnelle audit nombre compté. 4- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le convertisseur numérique/analogique est branché dans le circuit de réaction d'un amplificateur à gain élevé, la tension de sortie de l'amplificateur étant appliquée à 11 entrée du convertis seur 5- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit compteur numérique comprend un circuit de comptage et un circuit de mise en mémoire, ledit circuit de commande étant agencé pour produire un signal à la fin de chacune desdites périodes de façon que le nombre compté par le circuit de comptage soit transféré au circuit de mise en mémoire, ce dernier étant relié àune entrée numérique du convertisseur numérique/analogique. 6- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de commande est agencé de façon à déclencher le compteur numérique au même point de chaque cycle du signal d'entrée et arrêter ainsi le compteur un temps T plus tard, de telle sorte que T soit inférieur et à peu près égal à 1/F, F étant la fréquence du signal d'entrée. 7- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions d'horloge fournit des impulsions au compteur seulement durant le temps T, ledit circuit de commande étant agencé pour produire un signal pour remettre le compteur à zéro après la fin de chacune desdites périodes. 8- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une porte ET dont une entrée reçoit les impulsions d'horloge provenant du générateur d'impulsions d'horloge et dont l'autre entrée reçoit du circuit de commande un signal d'entrée d'une durée T, la sortie de la porte ET étant reliée audit compteur.