Brevet FR2477808A1 — publié le 19810911

DESCRIPTION L'invention est relative aux circuits électroniques de comptage d'impulsions ; parmi ces circuits, l'invention vise ceux quiutilisent un calculateur numérique pour l'acquisition et le traitement des impulsions revues par un compteur numérique. L'invention s'applique tout particulièrement à la commande automatisée des analyseurs de spectre. L'invention a notamment pour but de fournir un circuit de comptage qui soit de structure simple, donc d'un prix de revient faible et qui puisse être couplé très facilement à un calculateur, c'està-dire qui puisse etre mis en marche et arrèté par un calculateur, effacé et rnis à zéro, et qui puisse etre lu par le calculateur facilement et en un minimum de temps. Le circuit selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un compteur binaire, dont l'entrée due comptage est issue d'une porte logique qui revoit dune part-le train d'impulsions à compter et d'autre part une commande d d'ouverture-fermeture de la part du calculateur, et dont les étages de comptage binaire du compteur sont reliées à des circuits amplificateurs ou portes logiques munis d'une commande de mise en état haute-impédance de leur sortie afin d'assurer un multiplexage des fils de sortie du compteur binaire vers des fils de lecture du calculateur, technique qui se comprend si l'on songe au fait que pour atteindre une grande précision de l'acquisition du spectre le compteur binaire devra avoir un grand nombre d'étages, dix étages si l'on veut pouvoir compter jusqu'à 1024 impulsions et plus de 24 étages si l'on veut pouvoir compter l'équivalent de 7 décades ou 107 impulsions, et que la lecture des 24 fils par des calculateurs qui employent des mots de 8, voir 16 bits n'est pas immédiate, cette difficulté étant vaincue par l'utilisation d'un nombre moindre de fils à lire par le calculateur, par exemple six, huit ou seize et d'amplificateurs ou portes logiques qui assurent la liaison entre les sorties du compteur binaire et les fils de lecture, plusieurs tels amplificateurs pouvant avoir leurs sorties reliées ensemble à un meme fil de lec- ture, le fonctionnernent de l'ensemble étant tel qu'un seul amplificateur, parmi ceux qui sont reliés à une meme sortie, soit activé en sortie à la fois; telle étant la technique de multipléxage utilisée, le circuit profite de la structure très simple du compteur binaire, car il sera dernuni des contre-réactions propres à engeindrer un comptage décimal comrne dans la plupart des cornpteurs, sa structure simple étant garante d'un bas prix, alors que la lecture de valeurs numériques binaires à la sortie du compteur facilitera les calculs propres à reconstituer le contenu du compteur binaire en vue de l'affichage des résultats par le calculateur, le stokage des informations pouvant s'effectuer sous forme de lectures partielles binalres, propres à être utilisées facilement dans les calculs par des calculateurs numériques de structure binaire également. On comprendra bien l'invention à l'aide de la déscription -ui suit, et en référehce au dessin annexé dans lequel Fig. 1 est le schéma de principe du circuit selon l'invention Fig. 2 montre la réalisation de base du circuit selon l'inven- tion utilisant des boitiers regroupant six amplificateurs de ligne et un sélecteur à 8 voies pour les commandes d'activation des sorties de chaque boitier d'amplificateurs de ligne, cas boitiers étant déstinés à la lecture par le calculateur de 24 sorties binaires d'un compteur obtenu par la mise en cascade de deux boi- tiers compteurs binaires à 12 étages chacun. En se référant tout d'abord à la Fig. 1, on vs décrire l'aoencs- ment et le fonctionnement de base d'un compteur parmi les deux que comprend le circuit selon l'invention. Ce circuit comporte un compteur binaire 1 muni d'une entrée de comptage 7, d'une entres de remise à zéro 8 et de n x F sorties binaires corréspondant chacune à un étage de division binaire en cascade, marques Q " Q2, . . Qn , etc. Ces sorties sont reliées à autant d'entrées d'ainpli- ficateurs à sorties commandées en haute impedance par les points de commande 9.Ces amplificateurs se trouvent groupés par "n" dcns un boitier 4 et leurs sorties sont reliées ensemble sur un groupe de "n" fils de sorte que les sorties Q1,Qn+1,Q2n+1, etc. soient sur un même fil ainsi que Q2,Qn+2,Q2n+2, et sur un deuxième fil, jusqu'à Qn,Q2n,Q3n, etc., sur le "n"-ième fil. Ce regroupement par rang facilitera les calculs par la suite.Un sélécteur 5 valide les sorties d'un boitier amplificateur 4 selon un code envoyé par le calculateur sur les entreés 10 du boitier 5. LQs impulsions Q compter arrivent par l'entrée 12 sur uns pore 2 qu les lisse passer selon la commande provenant du calculateur OL. d'un circuit base de temps externe sur l'entrée 11. Le calculateur ou la base de temps externe peuvent commander la remise à zéro du contenu du compteur 1 par son entrée 8. Le comptage se déroule de la maniera suivante : Après re remi à zéro du compteur 1, une commande d'ouverture est envoyée à la porte 2, qui laisse ainsi passer les impulsions de l'entrée 12 dans le compteur. La période de comptage est déterminée soit par le calculateur soit par la base de temps extérieure et consiste au maintien pendant un temps précis de la commande d'ouverture en Il. Passé ce delais le calculateur procède à la lecture du contenu ducompteur 1 . Cette lecture s'effectue en "F" fois et consiste premièrement en une séléction d'un boitier 4, par l'envoi d'un numéro de séléction en 10, suivie de la lecture du port de données 6 qui contient un nombre binaire sur "n" bits.La valeur binaire représentée sur les "n" fils est notée "N1", "N2 , "NF t' selon le choix par le calculateur du premier, deuxième ou dernier pâvé 4., sur le sélécteur 5. D'après ce qui précède, on voit que l'on peut reconstituer le nombre d'impulsions regues par le compteur et l'exprimer dans une base quelconque en utilisant la Formule N = N1 + 2nN2 + C2n)2N3 + .... + 2n3F 1NF ' où F est le nombre de pavés 4 organisés pour lire "n" sorties binaires à la fois. Selon la taille du compteur 1, le nombre de sorties Q1,Q2,.. etc. pourra être ou pas un multiple de "n". La formule reste valable même si le dernier pâvé 4 a plus d'amplificateurs qu'il y a des sorties binaires, ces entrées supplémentaires devant assurer un "0" logique lors de la lecture par le calculateur.Après la lecture des sorties du compteur par ce procédé, le résultat pourra etre affiché sur l'un des organnes d'entrée/sortie du calculateur 3, tel que nous l'avons illustré sur la Figure 1 par un "N". Ce circuit constitue sur cette forme de principe un verritable fréquencemètre fonctionnant avec un calculateur. Mais, pour l'application en spectrométrie notre invention utilise le circuit complet de la Figure 2. Ce circuit se deduit de celui de la Figure 1 par l'adjonction d'un deuxième compteur binaire 13, accompagné des circuits de multiplexage 16, séléctionnés soit par le même boitier 5, sur des sorties de commande restées libres , tel que nous l'avons porté sur la Figure 2 soit par un deuxième boitier de séléction , variante non montrée. Les irnpulsions à compter sur la deuxième voie arrivent par l'entrée 24 dans la porte 14, qui revoit sur son entrée 23 la même commande d'ouverture-fermeture de la part du calculateur ou de la base de temps externe, que la porte 2. L'entrée de remise à zéro 20, du deuxième compteur est elle aussi reliée à son homologue 8 et commandée dans les mêmes conditions que celle-ci. Le fonctionnement des deux compteurs durant la période de comptage est similaire. Les quantités d'impulsion ragues pourront etre lues par la même technique de séléction suivie de la lecture du port de données. Après la séléction et l'introduction dans le calculateur des valeures partielles du premier compteur, comme précédemment, il faut continuer cette fois-ci par la séléction et la lecture des données du deuxième compteur. Le circuit de base selon l'invention permet d'après ce qui précède , de compter des impulsions arrivant sur deux entrées. L'importance de ce double comptage selon l'invention est liée au besoin de compenser les variations d'intensité de la source électromagnétique utilisée comme signal de balayage du spèctre. L'une des méthodes employées courrament pour compenser ces variations est celle qui consiste à compter deux sources de photons, l'une en amont de l'analyseur de spèctre et l'autre en aval, représentant le signal de mesure lui-même.Si ce signal diminue, par exemple, an intensité, cela pourrait provenir soit du matériau qu'on analyse, par une absorbtion normale de la fréquence émise par la source, soit par une fluctuation d'intensité de celle-ci qui n'a rien à voir avec les propriétés spéctrales de l'échantillon. On procède alors à un double comptage: La mesure de l'intensité d'origine sert à moduler le temps de comptage du signal à la sortie du spéctro-. mètre dans le sens d'un allongement du temps de comptage si l'intensité diminue. Ces allongements des temps interviennent défavorablement par des dérives et des fluctuations dans d'autres domaines alors que leur mission n'est que d'apporter une corrécttion d'amplitude de la mesure. Le circuit de base selon l'invention permet d'efFectuer cette compensation par calcul, tout en maintenant les temps de balayage des spèctres constants.Ceci est obtenu par la nature même du circuit , fait pour travailler très rapidement et etroitement lié à un calculateur qui peut effectuer la division I1/ 12 et calculer ainsi les corréctions en même temps qu'il acquiert le spèctre, I1 étant l'intensité exprimée par le nombre "N" d'impulsions comptées par le premier compteur , la mesure proprement dite ,et 12 étant l'intensité mesurée par le deuxième compteur, corréspondant à une entrée de corréction. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour cela du cadre de l'invention : A partir d'un double comptage on peut envisager un comptage simultané de "M" compteurs, par adjonction de "M" autres circuits sur le port de lecture selon la même technique qui a pemis dJen avoir deux. REVENDICATIONS 1. Circuit de comptage d'impulsions , caractérisé par le fait qu'il comporte un compteur binaire à "m" étages de sortie reliés par groupe de "n" à autant d'amplificateurs pouvant etre commandés simultanement en sorties actives ou à l'état de haute impedance, les étages binaires de plus fort poids pouvant rejoindre un boitier d'amplificateurs partiellement occupé, dont les "n" sorties de chaque groupe d'amplificateurs pouvant autre commandés sirnultanement à l'état actif de leurs sorties sont reliées ensemble d'un groupe d'amplificateurs à un autre, de manière à pouvoir vehiculer à tour de rôle les contenus de "n" sorties successives du compteur binaire sur un mema groupe de "nt' fils menant à "n" entrées propres à etre lues par un calculateur qui envoie par ailleurs une commande de Reise à Zéro au dit compteur, une autre commande d'ouverture ou de fermeture d'une porte laissant passer les impulsions à compter ou les bloquant et une commande de séléction de la mise à l'état actif de chacun des groupes de "n" amplificateurs de manière à pouvoir lire par groupe de ttnst toutes les "m" sorties du compteur binaire et mémoriser chacune de ces lecturesà des fins de calcul du nombre global d'impulsions contenues dans le compteur d'après les valeures partielles des lectures par groupe de "n" étages, accompagnées d'un poids binaire corréspondant à la position du groupe de "n" sorties parmi les "m" sorties du compteur, "n" étant un nombre égal ou plus grand que 1, naturel, et T'm" représentant le nombre de sorties d'un compteur binaire dont on effectue la lecture par groupe de "n". 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la commande de Remise à Zéro et la commande de la porte d'entrée du comptage sont confiées à un circuit independent du calculateur que nous appelerons ci-après base de temps extérieure. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte plus de un compteur binaire, accompagné des mêmes circuits permettant le multiplexage des "m" sorties de chaque compteur vers les memes "n" fils du port de lecture des données du calculateur, la séléction et la lecture des groupes d'amplifica tour--. un compteur étant suivie par le meme processus concernant un deuxième compteur , suivi d'un troisième et ainsi de suite jusqu'au dernier groupe d'amplificateurs du dernier compteur, comme s'il s'agissait de la lecture d'un seul compteur binaire à autant d'étages que la somme d'étages binaires de chaque compteur, muni d'entrées de comptage intermédiaires et de coupures de la mise en cascade de ses étages binaires. 4. Circuit selon la revendication 1 et 3, caractérisé par le fait que chaque compteur binaire supplémentaire apporte sa propre porte de comptage, le calculateur se chargeant de la commande de toutes les portes , en parallèle, ainsi que de la commande de toutes les entrées de Remisa à Zéro , en parallèle. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la commande de Remise à Zéro de tous les compteurs et la commande des portes de comptage sont confiées à une base de temps externe et non au calculateur.