Brevet FR2412081A1 — publié le 19790713

L'invention se rapporte aux détecteurs de déplacement ou d'approche. Ces appareils comportent un capteur ou traducteur, par exemple inductif ou capacitif, apte à fournir un signal dont varie l'amplitudejen fonction de la distance de la pièce à détecteur, une source alternative d'alimentation du traducteur et des moyens de comparer l'amplitude du signal issu du traducteur à un niveau de référence prédéterminé, éventuellement réglable Les détecteurs connus ne signalent pas la proximité de la pièce avec la sécurité absolue qui est indispensable dans cer taines applications.En effet, par exemple dans le cas où les fils qui relient respectivement le traducteur à la source d'alimentation et au dispositif électronique de traitement des signaux sont mal isolés et entrent en contact mutuel, il peut en résul- ter une signalisation intempestive, ne correspondant pas à la proximité réelle d'une pièce. L'invention se propose de pallier,cet inconvénient en utilisant un traducteur pour lequel il existe une relation simple et reproductible entre l'amplitude et la phase du signal de sorZ tie et faisant comporter au détecteur des moyens de vérifier que le signal effectivement obtenu au cours d'une détection est sensiblement conforme â ladite relation, et des moyens de valider les résultats de ladite comparaison d'amplitude uniquement lorsque cette conformiste est vérifiée. La non conformité signifie que la relation normale amplitude-phase a e été perturbée par un défaut de fonctionnement du dispositif et tout risque de signalisation erronnée est ainsi éliminé. L~tinvention sera mieux.cqmprise à l'aide de la descrip- tion détaillée ci-après. Au dessin annexe La figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de détection conforme à un mode d'exécution préféré de ltinven- tion ; et les figures 2 et 3 représentent les formes d'onde de signaux prélevés en différents points du dispositif de la figure 1, et qui en illustrent le fonctionnement. A la figure 1, on a représenté un oscillateur I qui engendre un signal sinusoïdal à faible taux de distorsion, très stable en fréquence et en amplitude, ayant une fréquence de 7500 Hz par exemple. Cet oscillateur attaque un amplificateur 2 qui attaque lui-même un transformateur de sortie 3 sous une impedance très faible. Ce transformateur fournit en 4 un signal AL d'alimentation du capteur et en 5 un signal #AL de référence de phase1 dont le role sera expliqué dans la suite. H Une horloge 6 fournit des signaux rectangulaires/de re- férence à une fréquence de 1500 Hz par exemple. L'amplitude de ces signaux passe de 0 volt (niveau bas) à 5 volts (niveau haut). Le capteur C est un détecteur électromagnétique de proximité d'un type classique, par exemple inductif ou capacitif, pour lequel il existe, en fonctionnement normal, une relation prédéterminée, connue et reproductible entre l'amplitude et la phase de la tension de sortie, relation qui peut être dépendante ou non de la nature de la pièce mobile à détecter. A titre d'exem- ple, il s'agit plus précisément d'une relation entre l'amplitude de la tension de sortie du capteur et le déphasage entre la tension d'alimentation AL et la tension de sortie. Cette dernière est appliquée a l'entrée d'un amplificateur 15 dont la sortie Vs attaque un convertisseur 16 qui fournit ainsi une tension contiez nue Vx proportionnelle à l'amplitude du signal de sortie du capteur.La tension Vx est modulée dans un circuit 17 de cl nutation analogique, par la fréquence horloge H. Le signal de sortie du circuit 17 a, lorsque H est au niveau haut, une amplitude kVx, k étant un coefficient datténuation (c'est-â-dire k Lorsqu'il en est ainsi, le signal de sortie du comparateur est évidemment modulé au rythme de H. Si, par suite d'un défaut de fonctionnement quelconque en amont du comparateur, ou dans le comparateur lui-meme , la tension de référence ne se trouve plus dans la marge d'amplitude, la sortie du comparateur est bloquée à l'ôtant haut ou à l'ôtant bas. Cette sortie est transmise à un détecteur de variations d'amplitude 22 relié à un relais de sor- tie 24 par l'intermédiaire d'un amplificateur 23, bloqué ou débloqué sous la commande d'un détecteur de variations 38 lui-meme relié à une bascule monostable 37.La bascule 37, montée en dé- tecteur d'enveloppe, reçoit des impulsions OKw dont la prove nuance sera indiquée plus loin. Le détecteur 23, lorsque la pièce est présente et que les circuits fonctionnent correctement, ac- tionne un relais 24 qui valide la mesure et signale le bon foncez tionnement. Le signal de sortie de l'amplificateur 15 est, par ailleurs, appliqué, par l'intermédiaire d'un amplificateurw séparateur 25, a un circuit de mesure de phase qui comprend un circuit de détection de passage à zéro 26 suivi d'un générateur d'impulsions 27. Le signal d'horloge H est appliqué au circuit 26 et fournit une référence de zéro modulée RH, si bien que, comme le montre la figure 3, qui représente en Vc le signal de sortie de l'amplificateur 25, le détecteur 26 fournit un signal rectangulaire Dc dont les fronts tels que a et b sont décalés par rapport à la position qu'ils occuperaient en l'absence de la modulation du signal de référence de zéro RH. Le générateur 27 est agencé pour fournir une impulsion IM à chaque front descendant du signal Dc. Le signal de référence de phase # AL est appliqué à l'entre d'un détecteur de passage à zéro 28 qui fournit un signal rectangulaire d'amplitude variable entre -15 et +15 volts D# (figure 2). Pour un capteur et une pièce donnés, il existe, entre Sa tension de sortie Vc du capteur et la tension d'alimentation (donc AL) un déphasage # qui est une fonction prédéterminée et connue de l'amplitude de ladite tension de sortie. Un générateur de fonction 29 reçoit à son entrée, la tension Vx proportion nelle à l'amplitude de la tension Vc et délivre, à sa sortie, une tension continue Eo représentative de ladite fonction. Une ten au générateur de fonction sion Vz, appliquôe/par un potentiomètre 30 alimenté par une tension de référence de +5volts, permet de régler le facteur de proportionalité entre Eo et ladite fonction. Le signal D# issu du détecteur 28 est appliqué à un circuit 31 qui l'intègre. Un amplificateur 32 amplifie la dent de scie résultant de cette intégration et lui ajoute une tension continue Vx réglable au moyen d'un potentiometre 33 auquel on applique une tension de référence de +5volts. La tension de sortie VS de l'amplificateur 32, repré- entre à la figure 2, est donc représentative de l'évolution de la phase de 8AL, tandis que la tension Eo est représentative du déphasage qui doit théoriquement exister entre #AL et Vc. Il en résulte que les points d'intersection de la droite Eo avec la dent de scie VS représenteront, pour un réglage convenable de tension Vx et Vz, les instants de passage à zéro théorique du signal de sortie du capteur. Un comparateur 34, en comparant les amplitudes de Eo et de Vs , fournit un signal rectangulaire VcT (figure 2) dont les fronts coïncident avec ces points de passage a zéro théorique de Vc.Un générateur 35 fournit une impulsion i à chaque front descendant de VCT S'il n'y a pas de court-circuit entre les fils d'ali- mentation du capteur et les fils qui délivrent le signal de sortie, pas de défaut d'isolement entre les fils de chaque couple, ni aucune autre anomalie de ce genre, l'écart entre la phase théorie que et la phase réelle est négligeable et le résultat de la mesure doit être validé. A cet effet, un circuit sommateur-discriminateur 36 est agencé pour effectuer la somme des impulsions IR et i, à condition qu'elles soient en phase à une certaine marge w près. Cette marge est définie par un potentiomètre 37 qui reçoit une tension de -15 volts et calibre la largeur des impulsions four- nies par les genérateurs 27 et 35. Lorsqu'il en est ainsi, les impulsions OK # sont déli- vrées par le circuit 36 et appliquées à la bascule monostable 37 qui les transforme en créneaux. Le détecteur de variation 38 fournit alors un signal de déblocage à ltamplificateur 25 et le relais 24 est excité. Si les impulsions OK# sont absentes, ou si l'enveloppe du signal OK# n'est pas découpée a la fréquence H, la bascule 37 reste en permanence dans le meme ôtant, le détecteur 38 ne fournit alors aucune tension de polarisation et l'amplifi cateur 23 est bloqué. Le relais 24 n'est donc pas excité. La figure 3 permet de comprendre comment le découpage de OKw est obtenu. Elle représente, à une échelle différente de celle de la figure 2, les signaux d'horloge H. Pendant que le si- gnal H est au niveau haut, les impulsions i sont, comme on indiqué ci-dessus1 déphasées par rapport a la position qu'elles auraient en l'absence de modulation. Elles ne peuvent, alors, coïncider avec les impulsions IRt si bien que les impulsions OK# ne sont pas produites. La figure 3 montre que OKY est constitué par des trains d'impulsions, séparés par un niveau bas continu pendant les niveaux hauts de H.Cet artifice permet d'invalider la mesure en cas de panne portant sur l'horloge ou sur ltun des composants des circuits de mesure ou de référence de phase, panne qui aurait pour conséquence de supprimer soit la production des impulsions OEw , soit leur découpage à la fréquence H. Le réglage des tensions Vx et Vz permet de régler la plage de déphasage dans laquelle la mesure peut être faite. Il va de soi que diverses modifications pourront etre apportées au montage décrit, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Les signaux représentatifs de la phase réelle du cap teur (Dc), de sa phase théorique (Eo) et de la phase de la tenr sion d'alimentation (V ), respectivement, pourraient bien enw tendu être engendrées par des moyens différents de ceux qui ont été décrits. Ils pourraient également être comparés dans un ordre différent. Les divers organes représentés au dessin par des blocs fonctionnels sont connus en soi et il n'est pas nécessaire d'en donner une description détaillée. On indiquera simplement que les détecteurs de variation 22 et 38 comportent avantageusement un redresseur du type pompe à diodes, qui ne fournit un signal conZ tinu à sa sortie que si le signal appliqué à son entrée est variable. On voit en définitive que tout défaut d'isolement ou toute anomalie dans le montage du capteur, qui serait susceptible de provoquer l'existence d'un signal détecté, suffisant pour faire fonctionner le comparateur 20, se traduit par une erreur de phase qui supprime les impulsions OEy et empêche ainsi l'excitation du relais 24. On pourrait se contenter d'assurer la sécurité du monX tage vis à yins de ce type d'erreur et l'horloge H pourrait alors être supprimée. Dans ce cas, les impulsions OK# seraient fournies en permanence en cas de phase correcte du signal du capteur et les organes 37 et 38 devraient être remplacés par un circuit d'in- tégration à seuil, fournissant une tension de déblocage à l'amplificateur 24 seulement en présence de ces impulsions. Le modu- lateur 17 et le détecteur de variations 22 seraient également supprimes. Cette solution-simplifiée présenterait l'inconvénient de ne pas assurer la sécurité vis à vis de défaillances au niveau des composants du montage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de la présence d'une pièce, comportant un capteur apte à fournir un signal dont l'amplitude varie en fonction de la proximité de ladite pièce, une source d'alimentation du capteur en tension périodique, et un compara. teur de l'amplitude dudit signal à au moins une valeur de réfé- rence, la phase du signal de sortie dudit capteur étant normal une ment/fonction prédéterminée de son amplitude, caractérisé par des moyens de traduire en permanence par un premier et un second signaux, au cours de ltopération de détection, la phase du signal de sortie et la phase de la tension d'alimentation du capteur, des moyens comportant un générateur de fonction attaqué par un signal d'amplitude propottionnelle à celle dudit signal de sortie, d'engendrer un troisième signal représentatif de la valeur correspondante de ladite fonction, des moyens de comparer ltécart entre deux de ces trois signaux et le signal restant et des moy- ens d'invalider le signal engendré par ledit comparateur lorsque ltécart entre les signaux comparés dépasse une valeur prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé par des moyens d'engendrer un second signal en dents de scie dont les sommets coïncident avec les passages à zéro de la tension d'ail- mentation, des moyens de comparer ce second signal au troisième pour engendrer des impulsions lors des coincidences d'amplitudes entre ces deux signaux, des moyens d'engendrer des secondes impulsions aux passages, par une valeur de référence, de 1 ' ampli. tude du signal de sortie du capteur1 ces secondes impulsions constituant ledit premier signal, et des moyens d'engendrer des impulsions de validation dudit signal engendré par le compara. teur, lorsque le dephasage entre les premières et les secondes impulsions ne dépasse pas une valeur prédéterminée.