Brevet FR2410808A1 — publié le 19790629

La présente invention concerne le domaine des transduceurs de déplacement, et en particulier un dispositif et une méthode produisant un signal numérique à la sortie d'un transducteur de déplacement. Le signal de sortie d'un transducteur de déplacement (par exemple du type où un signal électrique est produit selon le déplacement d'une pièce dans un enroulement) est couramment appliqué à un enregistreur à plume, Il est fréquemment souhaitable d'avoir un signal de sortie sous forme numérique mais, en particulier, quand des petits. déplacements doivent être mesurés, les résultats obtenus des formes connues d'équipement ne sont pas fiables. On a maintenant découvert que cela 6taist dt au fait que le transducteur ne retournait pas necessairement à une condition initiale et fixe après chaque mesure, ce qui introduit une erreur de zro àla mesure suivante.Le problème est accentué dans un dispositif automatique de mesure effectuant une série-de lecturffl cycles, en particulier parce que lterreurdezan peut varier d'un cycle à l'autre. Cela peut être assez facilement surmonté en utilisant un enregistreur à plume parce que la position initiale avant d'effectuer un déplacement à mesurer est facile à voir, Selon un aspect de l'invention, on prévoit une méthode pour obtenir un signal numérique à la sortie d'un transducteur de déplacement, consistant à convertir un signal analogique d'un cycle d'opération du transducteur comprenant une position initiale et une position de mesure en un signal numérique, à enregistrer les valeurs du signal numérique représentant la position initiale et la position de mesure, et à dériver le signal numérique selon la différence entre ces valeurs enregistréess Selon un second aspect de l'invention, on prévoit un dispositif pour produire un signal numérique à la sortie d'un transducteur de déplacement, comprenant un convertisseur pour convertir un signal analogique à la sortie d'un cycle d'opération du transducteur comprenant une position initiale et une position de mesure en un signal numérique, un moyen pour enregistrer les valeurs du signal numérique représentant la position initiale et la position de mesure, un moyen pour dériver le signal numérique selon la différence entre les valeurs enregistrées0 De préférence, la valeur numérique représentant la position initiale est stockée avant l'enregistrement de la valeur représentant la position de mesure, et la sortie numérique est alors dérivée de la différence. Avantageusement, la valeur de la position initiale est stockée dans un premier compteur, et après enregistrement de la valeur de la position de mesure , des impulsions d'horloge sont appliquées consécutivement au premier compteur pour augmenter la valeur qui est stockée jusqu'à ce qu'elle soit égale à la valeur de la position de mesure. Le nombre d'impulsions d'horloge qu'il faut pour atteindre cela peut être compté par un second compteur pour produire le signal de sortie numérique. Un dispositif selon l'invention peut être incorporé dans un dispositif de mesure avec un transducteur approprié de déplacement. Un tel dispositif de mesure peut comporter un moyen de contrôle agencé pour effectuer une série de lectures en des cycles successifs de mesure, et le moyen de centrale est de préférence agencé pour assurer l'enregistre- ment des valeurs de position initiale et de mesure aux instants corrects dans chaque cycle de mesure. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaI- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'un circuit de traitement d'un signal analogique reçus - la figure 2 est un schéma de circuit montrant un moyen pour convertir le signal analogique traité en une forme numérique et pour en dériver un signal numérique de sortie ; et - la figure 3 est un graphique de la valeur V d'un signal typique d'un transducteur de déplacement d'où doit être dérivé un signal numérique, en fonction du temps t. Le dispositif est destiné à être utilisé dans un dispositif de mesure à bord d'un camion pour mesurer la déformation de la surface d'une route tandis qu'un essieu du camion passe au-dessusO Un transducteur de déplacement linéaire est monté sur le camion mais il est stationnaire par rapport à la surface de la route pendant chaque cycle de mesure et il suit la déformation de la surface de la route par un bras. Il doit être sensible à des déplacements n'atteignant que 0,001 mm, correspondant-à des déformations de la surface de la route de 0,01 mm. Il est du-type où la position d'une pièce est détectée dans un enroulement.Le dispositif prend des mesures répétées en cycles successifs en différents points le long de la route, Il n'est pas possible d'assurer une position initiale fixe et connue de la pièce dans ltenroule- ment au début de chaque cycle de mesure. On se référera maintenant aux dessins et d'abord à la figure 1 ; le signal de sortie du transducteur et du circuit associé est appliqué à des entrées positive et négative A et B, respectivement, et il est implifié par des amplificateurs. opérationnels de forte impédance 100 Un amplificateur différentiel 12 combine les entrées positive et négative et produit un gain supérieur Deux étages 14 de filtres actifs passe-bas à-une fréquence de coupure de l'ordre de 25Hz suivent pour réduire le bruit et retirer un signal à 1,8kHz produit pour détecter la position de la pièce du transducteur dans son enroulement.Un amplificateur opérationnel inverseur 16 produit plus de gain et, au moyen d'un diviseur de potentiel 18 entre les rails d'alimentation positif et négatif., il introduit une polarisation continue telle que le signal puisse être déplacé par rapport à OV et soit adapté à une utilisation avec un certain nombre de transducteurs différents (figure 2)o Le signal peut être interrompu par l'un ou les deux groupes de contacts 20, 22 commandés par des relais (non représentés) par un moyen de commande du dispositif de mesure (non représenté)0 L contacts20, 22 sont agencés pour être tous deux fermés uniquement quand une valeur-de position initiale ou de mesure doit être enregistrée,-afin que le bruit soit éliminé en d'autres temps0 Ensuite, le signal est appliqué à un amplificateur opérationnel 24 qui a à son entre un transistor à effet de champ de très forte impédance (de l'ordre de lo6Mn) . Cette forte impédance coopère avec un condensateur argent-mica 26à tolérance très précise entre l'entrée de l'amplificateur 24 et OV, qui est isolé par deux diodes 28, 30 ayant de faibleschutesde tension directe pour permettre le passage de faiblessignaux (type 1in914), La valeur du condensateur 26 est choisie en conjonction avec l'impédance d'entrée de l'amplificateur 24 pour maintenir la sortie au point X suffisamment longue pour permettre au convertisseur analogique/ numérique 32 (figure 2) d'effectuer une conversion0 Le condensateur 26 doit également permettre au circuit de réagir aux impulsions très rapides pouvant se produire.On a trouvé qu'une valeur de l'ordre de 100 pF était adaptée. En se référant maintenant à la figure 2, le signal au point X est appliqué à un convertisseur analogique/ numérique 32. Cela produit des signaux de sortié en forme décimale codée binaire (BCD) sur trois décades, t le calibrage étant tel qu'une représente des centièmes d'un millimètre de déplacement de la surface de la route, une représente des dixièmes d'un millimètre, et une représente des millimètres, Les sorties du convertisseur 3 2 sont appliquées par une porte 36 aux entrées BCD correspondantes d'un compteur 38 où les valeurs peuvent être stockées. Ces sorties sont également appliquées par la porte 36 à trois jeux de verrouillages bistables 40 (un jeu par décade) dont un seul est illustré. Les sorties du compteur 38 et des verrouillages 40 sont appliquées à trois comparateurs 42, un par décade ; il nty a également qu'un seul comparateur qui est illustrés Le moyen de contrôle (non représenté) du dispositif de mesure est agencé pour appliquer divers signaux de commande en des parties appropriées du cycle de mesure.Au début de chaque mesure, la valeur de position initiale (indiquée par la flèche I sur la figure 3) doit être enregistrée afin qu'une impulsion de commande "conversion" soit appliquez à une entrée 44 du convertisseur 320 Sur le front de cette impulsion, les sorties BCD du convertisseur sont établies à zero, et sur le flanc arrière, des sorties numériques BCD sont produites qui correspondent à la position initiale et elles sont stockées dans le compteur 38. Les verrouillages 40 reçoivent également ces signaux de sortie mais ne les transmettent pas en l'absence d'un signal d'établissement aux entrées 46. A la crête II (figure 3) qui correspond à la position de mesure (c'est-à-dire quand l'essieu du camion est sur le point de la surface de la route où est faite la mesure) le moyen de contrôle applique une seconde impulsion de commande de "conversion" à l'entrée 44 du convertisseur 32o En même temps, des signaux sont appliqués par le moyen de contrôle aux entrées 48 des portes 36 pour empêcher le compteur 38 de recevoir les sorties du convertisseur, et un signal d'établissement est appliqué à l'entrée 46 des verrouillages 40. Ainsi, quand des formes BCD, de la valeur de position de mesure-appararssent aux sorties du convertisseur sur le flanc arrière de l'impulsion "conversion", elles sont introduites dans les verrouillages et à travers les comparateurs 42.Le moyen de contrôle produit alors un signal de "validation" sur une ligne 45 qui est appliqué au compteur 38, et un train d'impulsions d'horloge d'une source 50 est appliqué au compteur 380 Chaque impulsion horloge ajoute 1 à la valeur stockée dans le compteur Quand la valeur stockée dans phaque décade du compteur est égale à la valeur de position mesurée enregistrée sur le groupe correspondant de verrouillages, les comparateurs produisent tous des signaux aux sorties 520 Cela force le moyen de contrôle à inhiber le compteur 38 et à arrêter le train d' impulsionsd 'horloge0 On peut voir que le nombre d'impulsions d'horloge produites est egal à la différence entre la valeur. de position initiale et la valeur de la position de mesure et qu1îl représente la valeur de M de mesure réelle requise sur la figure 3 e En conséquence, la source 50 est également utilisée pour alimenter un second compteur 54 par une porte tampon 560 Ce compteur est validé par un signal sur une ligne 47 en même temps que le compteur 38, et il compte le nombre d'impulsions d'horloge, Il est inhibé à la fin du train d'impulsions d'horloge puis il produit le signal numérique requis sousgforme BCD0 Ainsi, on obtient un dispositif qui donne en toute fiabilité et avec précision un signal numérique à la sortie d'un transistor de déplacement, en tenant compte de l'erreur de zéro produite par la nature non fixe de la position initiale du transducteur. On peut l'utiliser en mesurant des petits déplacements sans perte de la précision. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qutà titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Méthode pour produire un signal numérique à la sortie dlun transducteur de déplacement caractérisée en ce qu'elle consiste à convertir un signal analogique à la sortie d'un cycle d'opération du transducteur comprenant une position initiale (I) et une position de mesure (II) en un signal numérique à enregistrer les valeurs du signal numérique représentant la position initiale et la position de mesure, et à dériver la sortie numérique selon la différence entre lesdites valeurs enregistrées0 2. Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que la valeur numérique précitée représentant la position initiale (I) est stockée avant enregistrement de la valeur représentant la position de mesure (II) précitée et en ce que la valeur numérique précitée est alors dérivée de la différence0 3.Méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce que la valeur de position initialeprécitée est stockée dans un premier compteur (38), ét après enregistrement de la valeur de la position de mesure, des impulsions d'horloge sont appliquées audit premier compteur pour augmenter la valeur qui y est stockée Jusqu'à qutelle soit égale à la valeur de position de mesure. 4. Méthode selon la revendication 3 caractérisée en ce qu'elle consiste à compter le nombre d'impulsions d'horloge qu'il faut pour augmenter la valeur stockée dans le premier compteur (38) précité jusqu'à ce qu'elle soit égale à'la valeur de la position de mesure. 5. Dispositif pour produire un signal numérique à la sortie d'un transducteur de déplacement caractérisé en ce qucil comprend un convertisseur (32) pour convertir un signal analogique de sortie d'un cycle d'opération; dudit transducteur comprenant une position initiale- (I) et une position -de mesure (II) en.un signal numérique, un moyen -(38, 40) pour enregistrer les valeurs du signal numérique représentant la position initiale (I) et la position de mesure (II), et un moyen (42, 50, 54) pour dériver le signal numérique de sortie selon la différence entre les valeurs enregistrées0 6.Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qutil comporte un moyen (38) pour stocker la valeur numérique représentant la position initiale (I) avant enregistrement de la valeur représentant la position de mesure (II) 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le moyen de stockage précité est un premier compteur (38), en ce qu'un comparateur (42) est agencé pour comparer la sortie du premier compteur à la valeur enregistrée de la position de mesure, et en ce qu'une source de signaux d'horloge (50) applique des impulsions successives d'horloge audit premier compteur après enregistrement de la valeur de position mesurée pour augmenter la valeur qui y est stockée Jusqu'à ce qu'elle soit égale à la valeur de la position de mesure. 8. Dispositif selon revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend un second compteur (54) agencé pour compter le nombre d'impulsions d'horloge requises pour augmenter la valeur stockée dans ledit premier compteur (38) Jusqu'à ce qu'elle soit égale à la valeur de la position de mesure. 90 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que le moyen précité pour enregistrer la valeur de la position de mesure comprend un verrouillage (40). 100 Dispositif selon l'une quelconques des revendications 5 à 9 caractérisé en ce que des moyens de contrôle sont prévus qui assurent un enregistrement des valeurs initiale et de mesure aux instants corrects dans chaque cycle de mesurez