Brevet FR2410253A1 — publié le 19790622

Les détecteurs de niveau électrolytiques de type à bulle à un ou à deux axes sont actuellement utilisés dans les-systbmes de guidage, systèmes de lancement de projectiles, plateformes stables, systèmes de mise à niveau de machines-outils etc... De tels d4tectours de niveau font appel à un fluide tel qu'un électrolyte pour détecter les écarrs de l'état de niveau autour d'un ou de deux axes, selon le type employé.Lorsque le detecteur est connecté sur un circuit en pont approprié alimenté en courant continu, sa sortie est constituée par une teasion dont la grandeur est proportionnelle à l'angle d'inclinaison et dont la phase (00 - 1800) indique la direction de cette inclinaison. flans beaucoup de systbmes de nasxgation, par exemple dans le cas de systèmes de référence de Cap, il est de pratique courante de mulitiplier la sortie du détecteur de niveau à bulle par un second terme, tel que le taux de changement en azimut (AZ). Cette multiplication s'effectue dans les systèmes classiques à l'aide d'un mulitiplicateur électronique séparé qui a besoin de circuits et d'équipement supplémentaires, entratnant de ce fait des frais importants si l'on désire obtenir des résultats précis. Les circuits de multiplication électroniques ont en outre besoin des soins d'un expert, parce qu'il faut les calibrer et les corriger pour en assurer un fonctionnement correct. flans le systime de la présente invention, par contre, la multi- plication se fait dans le détecteur de niveau à bulle luiw e, ce qui permet de supprimer le multiplicateur électronique additionnel.Le système résultant de l'invention est moins complexe et moins coûteux que les autre systèmes de l'art antérieur, et il permet en outre d'éliminer les erreurs inhérentes à un multi- plicateur électronique ainsi que la nécessité de compenser ou de calibrer le multiplicateur Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1, 2 et 3 sont des schémas synoptiques représentant divers systèmes classiques comprenant des multiplicateurs électroniques séparés destinés à multiplier la sortie du détecteur de niveau à bulle par un terme supplémentaire ;; - la figure 4 est un schéma synoptique représentant le concept de la présente invention selon laquelle le détecteur de niveau à bulle lui-même assure la fonction de iultiplication additionnelle - la figure 5 est un schéma synoptique d'un système incorporant les concepts de l'invention ; et - la figure 6esttn schéma de connexions d'un système analogue, pour la plupart, au système représenté sur la figure 5. Conne indiqué cid essus, la présente invention fournit un système simple permettant d'effectuer la multiplication de deux termes en utilisant un détecteur de niveau ou d'inclinaison à bulle. Comte on l'a déjà mentionné, le détecteur de niveau ou d'inclinaison à bulle est un dispositif qui produit un signal a courant alternatif proportionnel-su déplacement angulaire (ou inclinaison) du détecteur.Si l'on désire obtenir un signal de sortie qui est le produit du déplacement angulaire du détecteur et d'un autre signal externe indépendant, on réalise le détecteur conformément à le présente invention pour que sa sortie représente automatiquement son déplacement angulaire multiplié par le signal externe. Dans ces conditions, le détecteur joue également le rôle de multiplicateur, et cette technique permet de supprimer, dans le système, un multiplicateur électronique. Le schéma de la figure 1 représente un système classique permettant d'effectuer la aultiplicstion désirée du déplacement angulaire du détecteur de niveau à bulle et d'un signal externe. Ce système classique comprend un multiplicateur électronique 10 destiné à multiplier deux signaux indépendants à courant continu.Un signal à courant continu est constitué par le signal externe (Ka), et l'autre signal à courant continu est constitué par le signal de sortie à courant alternatif du détecteur de niveau à bulle 12 (t Le système classique représenté sur la figure 2 montre comment les mimes signaux b courant alternatif, en utilisant ici encore un multiplicateur électronique 14, peuvent être multipliés pour obtenir un signal de sortie qui est le produit des deux signaux à courant alternatif. Le système classique représenté sur la figure 3, par contre, montre comment le signal à courant alternatif provenant du détecteur à bulle peut Store multiplié dans un multiplicateur 14 par un signal externe à courant continu pour obtenir une sortie qui est le produit d'un signal à courant alternatif et d'un signal à courant continu. Le détecteur de niveau à bulle 12 présente la caractéristique de fournir un facteur d'échelle (volts en courant continu/ déplacement angulaire) proportionnel à son signal d'excitation à courant alternatif. Ainsi, pour un signal d'excitation à courant alternatif donné et un déplacement angulaire donné, on obtient un signal à courant alternatif d'amplitude déterminée. Si l'excitation à courant alternatif est réduite de la moitié, le déplacement angulaire restant le même que ci-dessus, l'amplitude du signal de sortie à courant alternatif sera gaiement réduite de la moitié. Il s'en suit que, conformément à la présente invention, et comme le montre la figure 4, le détecteur de niveau à bulle lui-même peut servir de multiplicateur, si l'on fournit au détecteur un signal externe à courant alternatif qui doit entre multiplié par un déplacement angulaire. La sortie du détecteur est automatiquement le produit du signal externe à courant alternatif et du déplacement angulaire. Sur la figure 5, le signal d'entrée a' courant continu (Ka) est modulé dans un modulateur synchrone 20 avec un signal de référence à courant alternatif (sinlU t),- et le signal modulé est filtré par un filtre 22 pour obtenir le signal d'excita*ion à courant alternatif (Ka sin #t) du détecteur de niveau à bulle 12. Le détecteur de niveau à bulle est représenté de manière schématique et est alimentS par le transformateur T1. Le secondaire du transformateur T1 comprend une prise médiane mise b la masse, les deux autres fils du secondaire fournissant des signaux en push-pull qui sont appliqués au détecteur de niveau à bulle 12. De la sorte, si l'on considère le détecteur de niveau k bulle compo pont diviseur, lorsqu'il n'y a pas d'inclinaison, le circuit est équilibré et la sortie du détecteur b bulle est zéro.Avec inclinaison, la sortie du détecteur à bulle est le produit du déplacement angulaire et du couvrant alternatif équivalent au signal d'entrée à courant continu (t .Ka eos(L > t). Le signal de sortie est amplifié dans un amplificateur 24 et démodulé dans un démodulateur 26 pour obtenir une sortie à courant continu K#.ka. Le démodulateur 26 est un démodulateur synchrone et il utilise le mOme signal de référence que le démodulateur 20. Toutefois, le signal de référence appliqué au démodulateur 26 est déphasé de 900 par rapport au signal de référence appliqué au modulateur 20, afin de compenser des déphasages analogues intervenant dans les signaux traversant le circuit associé au détecteur de niveau à bulle 12. Le circuit représenté sur la figure 6 comprend une borne d'entrée 50 qui reçoit le signal de référence à courant alternatif (Ka sin #t) qui, dans ce cas, est constitué par une onde carrée. La borne d'entrée 50 est connectée à la base d'un transistor Q37 de type PNP à travers un résistance 2146. L'émetteur du transistor Q37 is relié à la borne positive d'une source de courant continu a. 15 volts et la base est connectée à cette borne à travers une résistance R133. Le collecteur du transistor Q37 est connecté à travers une résistance B134 a la borne négative de la source de 15 volts, et le collecteur est connecté à travers une résistance B135 ; la base d'un transistor Q38 de type NPN et et ; la base d'un transistor Q39 de type PNP. Le transistor Q37 peut être du type désigné 2N 2907A le transistor Q38 de type NPN peut autre du type désigné 2N2369A et le transistor Q39 eut autre du type désigné 2N5910. Les émetteurs des transistors Q38 et Q39 sont mis à la masse. Le collecteur du transistor Q38 est relié à la borne positive-de la source de 15 volts à travers une résistance R136 et est couplé à la base par un condensateur C46. Le collecteur du transistor Q39 est connecté à travers une résistance R138 la borne négative de la source de 15 volts et est couplé à la base par un condensateur C47. Le collecteur du transistor Q38 est également connectée à une résistance mise à la masse R137 et à la gâchette d'un transistor b effet de champ Q40, tandis que le collecteur du transistor Q39 est connecté à une résistance mise à la masse R139 et à la cette d'un transistor à effet de champ Q41.Le transistor Q40 peut être du type désigné 2N3378, et le transistor Q41 du type désigné 2N3824 L'entrée à courant continu (AZ) devant être modulée sur le signal de référence à courant alternatif est introduite dans le circuit par une borne d'entrée 52. La borne 52 est connectée à travers une résistance R147 R147 à l'éléctrode de drain d'un transistor à effet de champ Q40 et W l'éléctrode de source drun transistor à effet de champ 241. L'éléctrode de source du transistor Q40 est mise à la masse et l'éléctrode de drain du transistor Q41 est reliée à la borne d'entrée négative d'un amplificateur opérationnel 54. La borne d'entrée positive de l'amplificateur 54 est mise à la masse et la sortie est reliée, par une résistance R142, à la borne d'entrée négative. L'amplificateur opérationnel 54 peut être du type désigné LM307. La sortie de cet amplificateur 54 est connectée à travers des résistances R143, R144 et R145 l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel 56 qui peut être, lui aussi, du type LM307 La résistance R143 est également connectée à un condensateur de couplage G48 qui est connecté à l'entrée négative de l'amplificateur 56 et à la sortie.L'entrée positive de l'amplificateur 56 est reliée "t un condensateur mis à la masse C49 et la sortie de l'amplificateur est couplée par une condensateur C50 - l'enroulement primaire d'un transformateur T1, dont l'autre enroulement est mis à la masse par Sa prise médiane. En ce qui concerne le fonctionnement du circuit décrit jusqu'ici l'entrée à créneau appliquée à le borne 50 est décalée en niveau par le circuit du transistor Q37 et est emplifiée par l'étage de commande associé aux transistors Q38 et Q39 et est appliquée, avec la phase appropriée, aux transistors à effet de champ Q40 et 041. Ces transistors à effet de champ.font fonction d'interrupteurs et interrompent effectivement l'entrée à courant continu appliquée à la borne 52 à la fréquence du signal de référence à courant alternatif.Le signal à couraxL alternatif modulé résultant traverse les circuits des amplificateurs opérationnels 54 et 56, dont l'amplificateur 56 constitue un filtre 22, et passe vers le transformateur de couplage T1 de sorte que le signal de référence modulé peut être appliqué au montage en pont du détecteur de niveau à bulle 12. La sortie du détecteur des niveau à bulle (AZ.K,.Ka cossu t) est introduite -par -un condensateur de couplage C28 à l'entrée positive de l'amplificateur 24, qui peut être du type désigné LM301A. La borne d'entrée positive de Itamplifîcateur est connectée à une résistance mise à la masse R91 et la borne de sortie est couplée à travers un condensateur C33 et à travers une résistance R99 à l'éléctrode de source d'un transistor à effet de champ Q30 et à l'éléctrode de drain d'un transistor à effet de champ Q29, dont les circuits forment un démodulateur 26. Le transistor à effet a. champ Q29 peut être du type désigné 2N3378 et le transistor à effet de champ Q30 peut être du type désigné 2N 3824. Le signal de référence à courant alternatif (Ka sin #t), déphasé de 900 (Ka cos4) t), est appliqué à une borne d'entrée 56. La borne 56 est reliée par une résistance R88 à le base d'un transistor Q26 de type PNP qui peut outre du type désigné 2N2907A. Le circuit du transistor Q36 joue le rôle de décaleur de niveau pour que le circuit démodulateur reçoive, par l'intermédiaire d'une interface, le signal de référence d'entrée. L'émetteur du transistor Q26 est connecté à la borne positive de la source de 15 volts et la base est reliée à cette même borne par une résistance 289. Le collecteur du transistor Q26 est connecté par une résistance R93 à la borne négative de la source de 15 volts courant continu. Le collecteur du transistor Q26 est connecté à travers une résistance R92 aux bases de deux transistors de commande Q27 et Q28 Le transistor Q27 est de type NPN qui peut être du type désigné 2N2369A tandis que le transistor Q28 est de type PNP qui peut être du type désigné 2N5910. Le collecteur du transistor Q27 est connecté à travers une résistance R95 à la borne positive de la source de courant continu de 15 volts et le collecteur du transistor Q28 est connecté à travers une résistance R96 à la borne négative de cette même source. Un condensateur C51 est connecté au collecteur et à la base du transistor Q27 et un condensateur C52 est connecté au collecteur et à la base du transistor Q28. Le collecteur du transistorQ27 est connecté à la gâchette du transistor à effet de champ Q29 et à une résistance mise à la masse B97. Le collecteur du transistor Q28 est connecté à la gâchette d'un transistor à de champ Q30 et à une résistance mise à la masse R98. La sortie résultante en courant continu provenant des transistors à effet de champ est appliquée à un amplificateur à courant continu 58, qui peut être du type désigné LM308A et la sortie de l'amplificateur est introduite sur une borne de sortie 60 où apparaît la sortie en courant continu L'invention fournit donc un système simple et efficace dans lequel un détecteur de niveau à bulle sert en outre de multiplicateur de sorte qu'on peut obtenir une sortie indiquant-le- déplacement angulaire multiplié par un terme externe sens avoir recours à des circuits de multiplication éléctroniquu supplémentaires. L'invention ne se limite évidemment pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits b titre d'exemple. Il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes restant dans le cadre des equivalences. REVENDICATIONS 1. Système 0lambine de multiplication et de mesure de déplacement angulaire, caractérisé en ce qu1il comprend un détecteur de niveau de type- à -bulle sensible à un signal d'excitation à courant alternatif pour produire une sortie dont l'aRplitude est proportionnelle à l'amplitude du signal itexcitstion à courant alternatif et au déplacement angulaire du détecteur à partir d'un niveau de référence ; des moyens de modulation couplés audit détecteur pour fournir à celui-ci ledit signal d'excitation à courant alternatif ; un premier circuit d'entrée couplé audits moyens de modulation pour fournir à ceux-ci un signal de référence à courant alternatif ;; un second circuit d'entrée couplé auxdits moyens de modulation pour fournir à ceux-ci un second signal d'entrée destiné à être modulé en amplitude sur ledit signal de référence a courant alternatif ; et un circuit de sortie couplé audit détecteur pour obtenir de celui-ci un signal de sortie dont l'auplitude est représentative du produit du déplacement angulaire du détecteur à partir du niveau de référence et de l'amplitude dudit second signal d'entrée. 2. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de sortie comprend un démodulateur permettant de récupérer ledit signal de sortie. 3. Combinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second signal d'entrée est un signal à courant continu et en ce que ledit signal de sortie est un signal b courant continu présentant une amplitude représentative de l'amplitude du signal d'entrée multiplié par le déplacement angulaire du détecteur à partir dudit niveau de référence. 4. Combinaison selon la revendication 2, caractdristeen ce que le modulateur et le démodulateur sont de type synchrone et en ce qu'elle comprend un circuit destiné à introduire ledit signal de référence à courant alternatif dans ledit démodulateur en quadrature de phase avec le signal de référence à courant alternatif appliqué audit modulateur.