Brevet FR2414825A1 — publié le 19790810

L'invention concerne les filtres de lissage pour un signal pilote obtenu après redressement à partir d'un signal électrique alternatif, et comportant par conséquent un ronflement alternatif. On connatt déjà des dispositifs de filtrage de ce genre. I1 s'agit généralement de filtres passe-bas, propres à diminuer le ronflement alternatif présent sur le signal pilote. Outre le fait que ces filtres doivent être assez complexes pour réaliser une élimination convenable du ronflement, ils présentent l'inconvénient d'apporter un déphasage sur le signal pilote. Et un tel déphasage nuit à la bonne utilisation du signal pilote à des fins de contrôle ou de commande. La présente invention offre un filtre de lissage qui est simple, et ne produit pratiquement pas de déphasage. L'invention utilise un filtre actif, c'est-à-dire qui s'articule autour d'un amplificateur. Selon l'invention, le signal pilote est amené par un couplage non sélectif en fréquence à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel différentiel ; un couplage passe-haut amène le ronflement du signal pilote à l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel ; et une maille de contre-réaction est prévue entre la sortie et l'entrée inverseuse de ce même amplificateur. La maille de contre-réaction, le couplage passe-haut, le coupE non sélectif en fréquence sont ajustés de telle façon que le ronflement alternatif présent sur le signal pilote apparaisse avec sensiblement la même amplitude et des phases sensiblement opposées sur les deux entrées de l'amplificateur différentiel. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le couplage non sélectif en fréquence est réalisé par un diviseur de tension résistif. Le couplage passe-haut est réalisé par un condensateur suivi d'une résistance. Et la contre-réaction est réalisée par une résistance, de préférence ajustable, montée entre la sortie et l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel. A cette résistance s'ajoute avantageusement en parallèle un condensateur. Enfin, il est souvent avantageux d'ajouter un condensateur entre la sortie de l'amplificateur différentiel et la masse. L'invention concerne également l'application du filtre de lissage ainsi défini dans une chaîne de commande et de régulation du courant ou de la tension alternative appliquée à une charge par une source de tension alternative variable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, et sur lequel - la figure 1 illustre le schéma de principe général d'une chaîne de commande et de régulation entre une source de courant alternatif variable et une charge ; et - la figure 2 illustre le mode de réalisation préférentiel du filtre de lissage selon la présente invention. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne une source de tension alternative variable. Elle comporte essentiellement un transformateur dont l'enroulement primaire 2 reçoit une tension alternative telle par exemple la tension à 220V du secteur. L'enroulement secondaire 3 du transformateur est muni d'une prise variable, qui permet d'appliquer une tension variable à une charge 4. La position de la prise montée sur ltenroulement secondaire 3 est commandée par un dispositif de commande par exemple du type électromécanique 5, qui est sous le contrôle d'un comparateur 6, lequel reçoit une valeur de consigne d'un circuit 7. La valeur de consigne définit la valeur désirée pour l'alimentation de la charge 4. Dans le circuit présent entre l'enroulement secondaire 3 et la charge 4, on monte un organe détecteur qui est sensible soit à la tension appliquée à la charge 4 soit au courant qui la traverse. Ici, il s'agit d'un dispositif sensible au courant, constitué par un transformateur de courant 8 dont un enroulement est monté dans le circuit de charge, et dont l'autre enroulement alimenie :Jn dispositif redresseur 9. Ce dispositif redresseur 9 alimente à son tour un filtre 10, dont la sortie est appliquée à l'autre entrée du comparateur 6. Ainsi, suivant la différence entre le signal pilote fourni par le filtre 10 et la valeur de consigne du circuit 7, différence indiquée par la sortie du comparateur 6, le circuit de commande 5 va ajuster la tension délivrée par l'enroulement secondaire 3 à la charge 4. Comme précédemment indiqué, la sortie des filtres classiques qui peuvent être disposés en 10 comporte tout d'abord un ronflement résiduel, qui ne peut être rendu faible qu'en compliquant les filtres, et surtout un déphasage. Ce déphasage fait que le comparateuron'est informé qu'avec un certain retard de l'évolution du courant traversant la charge 4. Par conséquent, le dispositif de commande variable 5 ne peut à son tour commander qu'avec retard l'ajustement de la tension délivrée à la charge. Dans de nombreuses applications, ce retard est préjudiciable.De son côté, le ronflement résiduel qui est appliqué au comparateur peut amener des variations -fréquentes de la sortie de celui-ci, ce qui a tendance à affoler le circuit de commande variable 5, et à lui faire répondre Àndment à des variations dues simplement au ronflement, et -qui ne sont par conséquent pas représentatives du courant réel traversant la charge 4. Le filtre de lissage de la présente invention réduit sensiblement ces deux inconvénients. Sur la figure 2, qui représente ce filtre de lissage, -le signal E redressé par le circuit 9 de la figure 1 est appliqué tout d'abord à laide d'un diviseur de tension résistif à l'entrée non inverseuse 13 d'un amplificateur opérationnel différentiel 11. Le diviseur résistif est constitué d'une résistance R14 allant vers l'entrée non inverseuse, et d'une -résistance R15 partant de cette entrée non inverseuse pour aller vers la masse. Ceci constitue un couplage non sélectif en fréquence, puisque le signal pilote aussi bien que son ronflement vont apparattre sans modification sélective à l'en- trée non inverseuse de l'amplificateur. Le même signal E est appliqué à travers un condensateur C16 suivi d'une résistance R17 à l'entrée inverseuse 12 -de l'amplificateur différentiel 11. Ceci constitue un couplage passe-haut, puisque le condensateur ne laissera passer que les signaux de variation rapide, tels que le ronflement, et non les signaux de variation lente, constitutifs de la partie utile du signal pilote. Entre l'entrée inverseuse 12 de l'amplicateur et sa sortie est montée tout d'abord une résistance RIS, et en parallèle sur celle-ci un condensateur C19. Les résistances R14 et R15, ainsi que R17 et R18 sont choisies telles que le ronflement présent sur le signal pilote arrive pratiquement avec la même amplitude sur ventrée non inverseuse 13 et sur l'entrée inverseuse 12 de l'amplificateur différentiel 11. Ainsi, cet amplificateur différentiel réalise la soustraction des deux ronflements, ce qui se traduit par un ronflement sensiblement nul sur sa sortie. Par contre, la partie utile du signal pilote ne traverse pas le condensateur C16, et est appliquée seulement à ltentrée non inverseuse 13 de l'amplificateur. Elle se retrouve donc simplement amplifiée sur la sortie de l'amplificateur différentiel. Plus précisément, on choisira par exemple R14 = RIS et R17 - RIS. On peut alors expliciter le comportement de l'amplificateur différentiel en ce qui concerne le ronflement. L'amplificateur présente un gain unité pour le ronflement appliqué à son entrée inverseuse, puisque les résistances R17 et R18 sont égales. Sur son entrée non- inverseuse, le gain est 1 (du fait que R17 = R18) + 1 (pour l'entrée non inverseuse elle-même) ; mais le diviseur de tension R14 R15 ne donne que la moitié de son signal d'entrée, puisque R14 = R15. Par conséquent, le ronflemefarse retrouve bien avec un gain unité dans la voie qui passe/ltentrée non inverseuse 13 de l'amplificateur. D'où résulte la disparition du ronflement à la sortie de l'amplificateur. Dans la pratique, l'homme de l'art sait que le condensateur C16 introduit un léger déphadage sur le ronflement qui va transiter vers l'entrée inverseuse O2 de l'amplificateur différentiel 11. Le condensateur C19 placé en parallèle sur la résistance R18 a pour rôle de compenser ce déphasage. Enfin, un tel montage se comporte très bien dans les basses fréquences, mais peut présenter un comportement oscillatoire à des fréquences très hautes. Dans certaines applications, ce comportement oscillatoire est néfaste. On utilisera alors le condensateur C20, qui peut être branché facultativement entre la sortie de l'amplificateur différentiel 11 et la masse. Dans un mode de réalisation particulier, les valeurs des composants sont les suivantes R14 = R15 = R17 = .R18 = 12 kilohms Ct5 = 10 )IF C19 = 2 000 pF C20 = 0,1 pF (optionnel) Pour obtenir un ronflement minimal en sortie, on prendra avantageusement la résistance R18 ajustable, sur 10 % de sa valeur par exemple. il est clair que le filtre qui vient d'être décrit est très simple ; il ne présente pratiquement aucun ronflement en sortie, et ne fait subir pratiquement aucun déphasage à la partie utile du signal pilote. Il apporte donc une amélioration considérable pour le filtrage du signal pilote dans les installations de commande et régulation du type décrit à propos de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Filtre de lissage à amplificateur différentiel pour un signal pilote obtenu après redressement à partir d'un signal électrique alternatif et comportant un ronflement alternatif, caractérisé par le fait qu'il comporte un couplage non sélectif en fréquence du signal pilote à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel, un couplage passehaut entre le signal pilote et l'entrée inverseuse de l'amplificateur différentiel, et une maille de contre-réaction entre la sortie et l'entrée inverseuse de ce même amplificateur, et que la maille de contre-réaction, le couplage passe-haut et le couplage non sélectif en fréquence sont ajustés de telle façon que le ronflement alternatif présent sur le signal pilote apparaisse avec sensiblement la même amplitude et des phases sensiblement opposées sur les deux entrées de 'amplificateur différentiel. 2. Filtre de lissage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le couplage non sélectif en fréquence est réalisé par un diviseur résistif, et cue le couplage passe-haut est réalisé par un condensateur suivi d'une résistance. 3. Filtre de lissage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la maille de contre-réaction comprend une résistance et un condensateur en parallèle. 4. Filtre de lissage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la résistance de la maille de contreréaction est ajustable sur 10 ,{ de sa valeur environ. 5. Filtre de lissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un condensateur de découplage en haute fréquence entre sa sortie et la masse. 6. Filtre de lissage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les deux résistances du diviseur résistif formant le couplage non sélectif en fréquence sont égales, et que la résistance du couplage passe-haut est sensiblement égale à la résistance incluse dans la maille de contre-réaction. 7. Filtre de lissage selon l'une des revendicat-ions précédentes, caractérisé par le fait qu'il est inclus dans une chaîne de régulation du courant alternatif fourni par une source de courant variable à une charge.