Brevet FR2492988A1 — publié le 19820430

DISPOSITIF DE MESURE NUMERIQUE D'UNE RESISTANCE La présente invention concerne la mesure des résistances et elle est applicable notamment chaque fois qu'une résistance variable en fonction d'un paramètre (par exemple la température) sert de capteur de mesure de ce paramètre. La mesure de résistances dans ce genre d'appui cations s'est faite jusqu'a maintenant essentiellement a partir de procédés analogiques dans lesquels on mesurait plus ou moins la tension et/ou le courant dans la résistance variable. Un procédé de mesure habituel consiste par exemple a incorporer la résistance variable dans un pont de résistances fixes et a mesurer la tension de déséquilibre du pont Cette méthode presente l'inconvénient de nécessiter des étalonnages très précis de plusieurs résistances et de gains d'amplificateurs, surtout si l'on veut obtenir l'information finale sous forme numérique. La présente invention propose un dispositif spécialement conçu pour que la mesure soit effectuée de manière entièrement numérique, c' est-a-dire sans avoir à effectuer des conVersions analogLque/numérique, les paramètres de réglage de la valeur affichée étant euxaussi numériques (par exemple les paramètres permettant le choix de l'unité de mesure de la résistance ou de la grandeur physique mesurée à travers cette résistance). Le dispositif de mesure selon l'invention utilise un oscillateur à circuit RC ayant une période proportionnelle à la résistance R du circuit RC, et un commutateur pour permettre l'insertion dans le circuit RC soit d'une résistance étalon Re, soit d'une résistance à mesurer Rm ; il comporte aussi une horloge pour établir une fréquence de comptage de référence, un compteur pour compter le nombre No d'impulsions d'horloge pendant Nm périodes de ltoscillateur lorsque le commutateur met Rm dans le circuit RC de l'oscillateur, un autre compteur pour compter le nombre Ne de périodes de l'oscil- lateur pendant la durée correspondant à No impulsions d'horloge, lorsque le commutateur met Re dans le circuit RC ; la sortie du dispositif de mesure est apte àreçevoir et à transmettre une valeur numérique représentant le nombre enregistré dans le deuxième compteur. Le deuxième com- teur peut. être un compteur-décompteur qui enregistre N,-e. On voit donc que la mesure de résistance s'effectue en deux temps, le premier temps consistant à établir une durée de référence servant au deuxième temps; cette durée de référence est un multiple Nm de la période de 1|oscillateur lorsqu'il a la résistance à mesurer dans son circuit RC ; le deuxième temps de la mesure consiste à compter, pendant la durée de référence ainsi établie, le nombre de périodes de l'oscillateur ayant maintenant dans son circuit RC la résistance étalon. Le rapport entre la résistance à mesurer et la résistance étalon est alors égal au rapport Ne/Nm. La résistance étalon est bien entendu constante et on peut choisir le nombre Nm arbitrairement de manière que le nombre Ne contenu dans le deuxième compteur soit directement représentatif de la valeur de la résistance à mesurer Rm. Par exemple, on peut choisir la valeur Nm de manière que la résistance Rm soit exprimée directement par le nombre Ne dans l'unité de mesure choisie. On peut aussi s'arranger, dans le cas où la résistance à mesurer est une résistance variable proportionnelle à une sran- deur physique telle qu'une température, pour que le nombre Ne inscrit dans le deuxième compteur exprime directement la valeur de la grandeur physique dans une unité choisie. On verra aussi qu'on a intérêt à choisir le nombre Nm pas complètement arbitrairement mais de préférence sous la forme 2P Si au contraire on choisit le nombre Nm quelconque, on peut réaliser en particulier un ajustage numérique anssi précis qu'on le désire de la pente de conversion entre la grandeur physique mesurée et le nombre inscrit dans le deuxième compteur. Cette possibilite est particulièrement intéressante pour un dispositif de mesure entièrement numérique. Si le deuxième compteur est un compteur- écompteur les mêmes remarques s'appliquent pour l'obtention d'une valeur de différencé à partir de Nm-Ne. Nm D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique represente schématiquement un mode d'exécution de l'invention. Sur cette figure, on a représenté en 10 un oscillateur à circuit RC dont la période est proportionnelle à RC. La capacité C de l'oscillateur est constante de sorte que la période varie en fonction de la résistance. Un commutateur I permet de connecter dans l'oscillateur à circuit RC soit une résistance à mesurer Rm, soit une résistance eta- lon Re. La résistance Rm est par exemple ulule thermistance incorporée à une sonde de température. La sortie de l'oscillateur 10 est couplée à deux compteurs 12 et 14 qui sont respectivement destines à compter des nombres de périodes d'oscillation de 1'oscillateur 10 pendant deux phases de mesure différentes. Une horloge 16 constitue une base de temps délivrant une fréquence constante (période To) destinée à établir un temps de mesure qui reste constant pour les deux phases de mesure. Les deux phases de mesure consistent simplement à effectuer un premier comptage de nombre d'oscillations de l'oscillateur 10 pendant que le conwautateur I couple la résistance Rm à l'oscillateur, puis à effectuer un nouveau comptage pendant que le commutateur I couple la résistance étalon Re à l'oscillateur. Au début de la première phase de mesure, l'horloge 16 fournit des impulsions de comptage à un compteur-décompteur 18, initialement à 0 ; ce compteur décompteur 18 compte donc pendant la première phase de mesure à la fréquence constante de l'horloge. Pendant ce temps, l'oscillateur 10 délivre ses impulsions au compteur 12, à sa fréquence propre, et le compteur 12, initialement à 0, délivre à sa sortie un signal lorsqutil atteint un compte prédéterminé Nm Ce signal sert à declencher l'arrêt du compteur-décompteur 18, de sorte qu'au bout de Nm périodesTm de l'oscillateur 10 couplé à la résistance Rm, le compteur-décompteur 18 a enregistré un compte d'impulsions No arrivées avec une période To.La durée de comptage des Nm périodes de l'oscillateur peut donc s'exprimer par le nombre No de comptage avec une période To de référence. Cette durée servira de référence pour la deuxième phase de la mesure. La deuxième phase de la mesure consiste à inverser le commutateur I pour connecter à l'oscillateur 10 la résistance étalon Re. On va alors compter le nombre d'oscillations de l'oscillateur 10 pendant une durée égale à NoTo. Pour cela, on utilise toujours l'horloge 16 qui établit la durée de référence To. On commute cette horloge sur l'entrée de décomptage du compteur-décompteur 18 qui était arrêté au compte No à la fin de la première phase de mesure ; on fait décompter le compteur 18 jusqu'à 0 à la fréquence de l'horloge 16 de sorte que l'arrivée du compteur-décompteur 18 au contenu 0 indiquera la fin d'une période de temps NoTo. Pendant la deuxième phase de mesure, l'oscillateur 10 délivre ses impulsions périodiques de période Te au compteur 14, préalablement initialisé à 0. Le passage à 0 du compteur-décompteur 18, éventuellement détecté par un décodeur non représenté, sert à arrêter le comptage du compteur 14 qui présente donc, à la fin de la deuxième phase de mesure, un contenu Ne qui est tel que Ne Te = No To. Comme par ailleurs NoTo = NmTm, on en déduit que le rapport des nombres d'impulsions Ne/Nm est égal à l'inverse du rapport des périodes Te/Tm et est par conséquent égal au rapport inverse des résistances Re/Rz Autrement dit, Rm/Re = Ne/Nm. On peut choisir Nm arbitrairement, ce qui permet de déduire la valeur de la résistance Rm de la connaissance du contenu Ne du compteur à la fin de la deuxième phase de mesure. Si on choisit pour Nm un nombre qui est une puissance de 2, on peut réaliser très simplement le compteur 12 dont la fonction est de compter un nombre prédéterminé d'impulsions Nm pour arrêter le compteur-décompteur 18. En effet, il suffit alors d'avoir un compteur 12 de capacité égale à Nm dont la sortie de poids supérieur est connectée à une entrée d'arrêt du compteur-décompteur 18. Au contraire, si l'on choisit pour la valeur Nm une autre valeur arbitraire, il faut réaliser le compteur 12 de manière plus complexe, incluant par exemple un compteur binaire, une mémoire de preférence programmable du nombre Nm, et un comparateur qui compare le contenu du compteur et celui de la mémoire pour déclencher l'arrêt du compteur-décompteur 18. L'intérêt de choisir pour Nm une valeur arbitraire réside dans le fait qu'on souhaite obtenir en sortie du circuit de mesure, c'est-à-dire essentiellement en sortie du compteur Ne, directement une valeur binaire ou décimale codée binaire de la grandeur mesurée, à savoir soit une résistance, dans l'unité de mesure choisie, soit une grandeur physique, également dans une unité de mesure choisie, si la résistance est en fait un capteur résistif d'une grandeur physique variable. Par exemple, si la résistance est une thermistance et que l'on désire mesurer une température, il est souhaitable de choisir le nombre Nm, en fonction de la résistance étalon Re et de la pente de variation de Ria en fonction de la température, pour que le contenu Ne du compteur exprime directement une valeur de température en degrés centigrades (ou fractions de degrés). Le contenu du compteur Ne, qui constitue la sortie du dispositif de mesure selon l'invention, est alors transmis soit à un élément d'affichage, soit à un circuit d'utilisation si par exemple la valeur de la résistance doit servir à commander un circuit de régulation. On a encore représenté sur la figure unique un circuit logique 20 destiné à effectuer notamment la remise à O des différents compteurs 12, 14 et 18 avant les débuts de phase de mesure qui concernent ces compteurs. Ce circuit logique reçoit comme informatif une information sur l'arrêt du compteur 12, sur le retour à 0 du compteur 18, et sur l'état du commutateur I. Le commutateur I quand à lui est commandé par exemple par un signal de déclenchement général du circuit, dont la fonction est de déclencher régulièrement ou ponctuellement un cycle de mesure en deux phases. On peut encore mentionner que les compteurs 12 et 14 qui ont pour fonction de compter respectivement Nm et Ne peuvent être constitués par un compteur ur.ique, la logique 20 effectuant la distinction entre les rôles de ce compteur au cours des deux phases du cycle de mesure. De plus, le compteur 14, qu'il soit séparé ou non du compteur 12, peut être un compteur-décompteur qui compte d'abord Nm puis décompte Ne pour aboutir à un contenu Nm-Ne qui représente, à un facteur près (déterminé par le choix de Nm) la valeur Re-Rm. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'une résistance à partir d'une résistance étalon caractérisé par le fait qu'il comporte un oscillateur à circuit RC ayant une période proportionnelle à la résistance R du circuit RC, un commutateur pour permettre l'insertion dans le circuit RC soit d'une résistance étalon Re, soit d'une résistance à mesurer Rm, une horloge pour établir une fréquence de comptage de référence, un compteur pour compter le nombre No d'impulsions d'horloge pendant Nm périodes de l'oscillateur lorsque le commutateur met Rm dans le circuit RC de l'oscillateur, un autre compteur pour compter le nombre Ne de périodes de l'oscillateur pendant la durée correspondant à No impulsions d'horloge lorsque le commutateur met Re dans le circuit RC, la sortie du dispositif de mesure étant apte à recevoir et à transmettre une valeur numérique representant le nombre enregistré dans le deuxième compteur. 2. Dispositif de mesure de résistance selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le nombre Nm est choisi en fonction de l'unité désirée pour l'affichage de la valeur de résistance (ou d'écart de résistance) mesurée, de manière que le contenu du deuxième compteur exprime directement la valeur de la résistance à mesurer. 3. Dispositif de mesure de résistance selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la résistance variable est proportionnelle à une grandeur physique et que le nombre Nm est choisi de manière que le contenu du deuxième compteur exprime directement la valeur de la grandeur physique dans une unité choisie. 4. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que Nm est choisi égal à 2P. 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendi-. cations 1 à 4, caractérisé par le fait que le deuxième compteur est un compteur-décompteur, qu'il fonctionne en comptage pour enregistrer le nombre Nm et en décomptage pour enregistrer Ne, le contenu du compteur à la fin du cycle étant Nm - Ne et représentant une valeur Re - Rm. 6. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le compteur du nombre No est un compteur-décompteur.