Brevet FR2486229A1 — publié le 19820108

La présente invention concerne un appareil destiné à transmettre des impulsions d'excitation à des synchro- transmetteurs et en particulier à des résolveurs-transmetteurs d'instruments de vol dans lesquels les signaux de sortie d'un résolveurtransmetteur nécessitent normalement une démodula- tion. Les synchro-transmetteurs, tels que les résolveurs- transmetteurs, sont utilisés dans de nombreuses applications des instruments de vol ainsi que dans d'autres domaines pour la mesure d'une position angulaire. Par exemple, les résol- veurs-transmetteurs sont utilisés pour la transmission d'un signal de réaction de position angulaire dans les circuits d'asservissement de positionnement à boucle fermée. Dans une telle application, le rotor du résolveur peut être cou- plé à l'élément mis en position par le circuit d'asservisse- ment et une tension sinusoïdale, ayant par exemple unefré- quence de 400 Hz, est transmise par exemple aux enroulements du rotor du résolveur. La tension sinusoïdale d'excitation est couplée des enroulements du rotor à ceux du stator avec formation de signaux sinusoïdaux de sortie ayant des ampli- tudes respectives proportionnelles au sinus et au cosinus, de l'angle de la position du rotor. Les tensions de sortie sont en phase ou en opposition de phase par rapport à la tension d'excitation suivant la position angulaire du rotor du résolveur. On sait que les tensions de sortie peuvent être transformées en signaux continus d'amplitude propor- tionnelle aux valeurs du sinus et du cosinus et de polari- té dépendant du fait que la tension de sortie est en phase ou en opposition de phase avec celle du signal d'excitation. On a utilisé de façon classique des démodulateurs synchrones encombrants, complexes et coûteux pour la trans- formation des tensions sinusoïdales de sortie des synchro- transmetteurs en courantscontinuscorrespondants.La demande de brevet européen n0 81.300969.3 déposée par la Demanderesse décrit cependant un capteur de position angulaire d'un résol- veur-transmetteur sans démodulateur, donnant le sinus et le cosinus de la position angulaire par transmission d'une ex- citation continue sous forme d'ondes rectangulaires parve- nant à l'enroulement du rotor du résolveur. Les signaux rectangulaires correspondants des enroulements sinus et cosinus du stator du résolveur sont échantillonnés au cours du temps en synchronisme avec l'excitation, pour une phase temporelle prédéterminée du cycle d'excitation par des ondes rectangulaires. Les amplitudes échantillonnées du sinus et du cosinus sont transformées en un format numérique par un convertisseur analogique-numérique avant transmission à un processeur numérique. Les coins supérieurs des flancs anté- rieurs allant vers les valeurs positives et les coins infé- rieurs des flancs antérieurs allant vers les valeurs néga- tives de la forme d'onde continue d'excitation sous forme d'une onde rectangulaire sont arrondis afin que les réfle- xions des signaux rectangulaires sinus et cosinus de sortie du résolveur soient minimales. L'appareil précité qui utilise une excitation continue sous forme d'ondes rectangulaires et un échantil- lonnage de la phase, peut souvent être disposé dans un instmument de vol dans lequel la réduction de la dimension, du coût et de la dissipation d'énergie est très souhaitable. Les circuits nécessaires à la mise en oeuvre de cette tech- nique d'excitation continue par ondes rectangulaires asso- ciés à l'appareil précité ne sont pas cependant en quantité permettant toujours l'obtention des objectifs précités. En conséquence, il est souhaitable de disposer d'un appareil plus simple et moins coûteux permettant la transformation des tensions de sortie sinus et cosinus d'un résolveur en un format numérique. L'invention concerne un appareil destiné àêtre utilisé avec un synchrotransmetteur et ayant un dispositif formant un enroulement d'excitation d'entrée et un disposi- tif formant un enroulement de sortie, et destiné à transmet- tre des signaux démodulés de sortie de synchro-transmetteur, l'appareil comprenant un dispositif destiné à transmettre un potentiel à l'enroulement d'excitation, un dispositif de commutation destiné à assurer le couplage à l'enroulement d'excitation et à appliquer sélectivement le potentiel aux bornes dé l'enroulement d'excitation de manière qu'un si- gnal pulsé soit induit dans l'enroulement de sortie, un dis- positif d'échantillonnage validé sélectivement et couplé sélectivement à l'enroulement de sortie et destiné à échan- tillonner le signal pulsé de l'enroulement de sortie, et un dispositif de validation du fonctionnement du dispositif de commutation et de validation uniforme du dispositif d'échan- tillonnage par rapport au dispositif de commutation afin que le signal de sortie du dispositif d'échantillonnage consti- tue le signal démodulé de sortie du synchro-transmetteur. L'invention concerne donc un appareil plus simple et moins coûteux que l'appareil connu, mettant en oeuvre une technique d'excitation par impulsions pour la trans- formation des tensions de l'enroulement de sortie du ré- solveur en un format numérique. Dans un mode de réalisation avantageux, une source de tension continue est couplée à l'enroulement d'entrée ou rotor du résolveur-transmetteur,- et au dispositif de commutation validé sélectivement qui comprend avantageusement un circuit de pilotage à transis- tor et assure le couplage et le découplage de la source de tension si bien qu'une forme d'onde pulsée est appliquée à l'enroulement d'entrée. La forme d'onde pulsée induit des tensions de sortie dans le stator ou dans les enroulements de sortie sinus et cosinus du résolveur-transmetteur. Les enroulements sinus et cosinus sont couplés sélectivement à un circuit d'échantillonnage et de maintienqui est vali- dé sélectivement. Le signal de sortie de ce circuit d'é- chantillonnage et de maintien est transformé en format nu- mérique par un convertisseur analogique-numérique afin qu'il corresponde aux tensions des enroulements de sortie sinus et cosinus, comme indiqué dans la demande précitée de brevet européen. En outre, un microprocesseur peut commander la totalité de la séquence de validation sélective du dispo- sitif de commutation et du circuit d'échantillonnage et de maintien, ainsi que le couplage des enroulements sinus et cosinus au circuit d'échantillonnage et de maintien. 2486229- D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme synoptique, en par- tie sous forme schématique, d'un appareil selon l'invention et - les figures 2a à 2d sont des diagrammes des temps représentant des formes d'onde observées en différents points de l'appareil selon l'invention. La figure 1 est un diagramme synoptique d'un mode de réalisation avantageux d'appareil selon l'invention mais il faut noter aussi que l'invention peut être mise en oeuvre dans de nombreux dispositifs différents comprenant un résol- veur-transmetteur. Par exemple, un instrument numérique de vol du type HSI (instrument de haute précision) est un dis- positif qui peut utiliser plusieurs résolveurs-transmetteurs et un microprocesseur, et il constitue une application idé- ale de l'invention. Ainsi, on décrit un mode de réalisation avantageux de l'invention en référence à un tel instrument, mais il faut noter que l'invention n'est nullement limitée à ces instruments ou même aux instruments de façon générale, mais peut aussi s'appliquer à de nombreux systèmes d'asser- vissement et analogue. L'instrument du type considéré dans la demande précitée de brevet européen comprend habituelle- ment plusieurs servomécanismes de positionnement. L'un d'eux, par exemple celui qui positionne la carte du compas, peut comprendre un amplificateur d'asservissement destiné à com- mander un servomoteur qui met lui-même en position la car- te du compas par l'intermédiaire d'un accouplement mécanique convenable. Un résolveur-transmetteur est couplé à l'arbre de sortie du servomoteur et transmet des données de réac- tion correspondant à la position angulaire, nécessaires aux servomécanismes, ces données de réaction représentant la po- sition angulaire de la carte du compas. La figure 1 représente un premier résolveur- transmetteur 18 qui peut être utilisé pour la transmission de données de réaction représentatives de la position angu- laire de la carte du compas et comprenant un enroulement 19 de rotor et des enroulements 20 de stator, l'enroulement 19 étant mécaniquement couplé à l'arbre de sortie du servomo- teur présent mémoire. L'instrument de vol auquel s'applique l'invention dans le mode de réalisation considéré, comprend un micro- processeur numérique (non représenté) qui transmet des mots numériques de données à l'instrument dans lequel ils sont misen format analogique pour y être utilisés. Les signaux analogiques, présent à l'intérieur de l'instrument, sont transformés en un format numérique-avant transmission au microprocesseur qui remplit des fonctions de traitement des données. Les données numériques sont échangées avec le pro- cesseur ainsi qu'avec l'appareil par l'intermédiaire d'un bus 22 de données. L'appareil comprend une bascule 23 de données destinée à conserver temporairement les mots numé- riques provenant du bus 22-. La bascule 23 qui comprend de préférence des basculeurs de type D, comporte une ligne d'entrée de validation et plusieurs lignes de sortie. Une première ligne de sortie de la bascule 23 est reliée à un dispositif 26 de commutation par l'intermédiaire d'une ré- sistance 24 et d'une résistance 25 mise à la masse. Le dis- positif 26 de commutation comporte un transistor dont la base est reliée à une ligne de sortie de la bascule 23, l'émetteur est relié à la masse et le collecteur est relié à l'enroulement 19 d'entrée du résolveur-transmetteur 18. Cet enroulement 19 est relié à une source de tension +V. Le couplage en série du transistor 26, de l'enroulement 19 et de la source de tension, comme décrit précédemment, est donné à titre purement illustratif mais il faut noter que toutcircuit assurant la commutation d'un potentiel pulsé aux bornes d'un roulement 19 convient dans cet appareil. Une seconde ligne de sortie de la bascule 23 est reliée à l'entrée de validation d'un dispositif 27 d'échantillonnage qui est de préférence un circuit intégré d'échantillonnage et de maintien disponible dans le commerce. Les lignes res- tantes de sortie de la bascule 23 sont des lignes d'adresse et d'entrée de validation qui rejoignent un multiplexeur analogique 29 qui peut aussi être sous forme d'un circuit intégré disponible dans le commerce. Les données transmises par les lignes d'adresse et d'entrée de validation au multiplexeur analogique 28 couplent sélectivement les enroulements 20 de sortie du premier ré- solveur 18 à la sortie du multiplexeur 28. Il faut noter que d'autres résolveurs-transmetteurs peuvent être couplés à l'appareil mais, par raison de simplicité, on ne le dé- crit que dans le cas d'un seul résolveur-trarsoetteur. Com- me les enroulements sinus et cosinus 20 du résolveur 18 sont couplés individuellement au multiplexeur 28, chaque enrou- lement peut être lu individuellement. Le signal de sortie du multiplexeur 28 est transmis au dispositif 27 d'échan- tillonnage qui transmet lui-même son signal de sortie à un convertisseur analogique-numérique (non représenté) qui peut être avantageusement d'un type disponible dans le com- merce. Lors du fonctionnement et comme représenté par les formes d'onde de la figure 2, le logiciel du microprocesseur (non représenté) commande l'excitation du résolveur 18 et l'échantillonnge sélectif des tensions de sortie induites dans les enroulements sinus et cosinus 20 si bien que le signal de sortie du dispositif 27 d'échantillonnage peut être mis en format numérique par l'intermédiaire du convertisseur analogique-numérique. Le microprocesseur conserve des or- dres sous forme de mots numériques dans la bascule 23. Ces mots numériques contiennent des bits de données qui sont transmis au transistor 26 de commutation, au dispositif 27 d'échantillonnage et au multiplexeur 28. L'adresse convena- ble du multiplexeur correspondant à l'un ou L'autre des en- roulements 20 est introduite dans la bascule et transmise au multiplexeur 28 lorsque le signal de sortie de l'enrou- lement sinus ou cosinus 20 doit être lu, si bien que l'en- roulement choisi 20 du résolveur 18 est couplé au disposi- tif 27 d'échantillonnage et de maintien. Le microprocesseur commande alors le dispositif de commutation ou lé transistor 26 afin qu'il conduise, par introduction d'un "1" dans la ligne de sortie de la bascule de données qui rejoint le dispositif de commutation ou le transistor 26. Comme l'enroulement 19 d'entrée est relié à une source de tension positive et comme l'émetteur du transistor 26 est relié à la masse, la commutation du transistor 26 provoque la formation de la forme d'onde pul- sée Vc d'excitation (figure 2) aux bornes du transistor 26 de commutation. L'inverse de la forme d'onde Vc apparaît ainsi aux bornes de l'enroulement 19, c'est-à-dire que, lorsque la tension Vc a une faible valeur, une tension continue de 15 V apparaît aux bornes de l'enroulement 19 d'entrée. De préférence, une impulsion d'excitation est appliquée à l'enroulement 19 pendant une période d'environ microsecondes comme indiqué par la forme d'onde de la figure 2a. Pendant cette période, le microprocesseur valide le fonctionnement du dispositif 27 d'échantillonnage et de maintien pendant 50 microsecondes, comme indiqué par la fi- gure 2d, et ce dispositif échantillonne l'enroulement choisi sinus ou cosinus 20 relié par le multiplexeur 28. Lorsque le champ magnétique du résolveur 18 est tombé à zéro, c'est- à-dire après un temps de l'ordre de 5 ms, le circuit peut alors être réexcité et le signal de sortie de l'autre en- roulement 20 peut être lu de manière analogue. On note donc que le signal de sortie du dispositif 27 d'échantillonnage et de maintien peut être mis en format-numérique par l'in- termédiaire du convertisseur analogique-numérique, comme décrit dans la demande précitée de brevet européen. Les figures 2b et 2c représentent respectivement les formes d'onde sinus et cosinus. Il faut noter qu'il y a initialement une petite oscillation parasite des formes d'onde induites dans les enroulements sinus et cosinus 20 comme indiqué sur les fi- gures 2b et 2c. La charge appliquée à ces enroulements 20 par les transistors 29 et 30 amortit cependant ces oscilla- tions parasites dont l'effet est inimal. En outre, ces formes d'onde ne sont pas plates mais elles diminuent en général progressivement vers O V, étant donné l'inductance et la résistance présentées par le résolveur 18. En conséquence, le-moment de la fin d'échantillonnage mesuré à partir du début d'une impulsion d'excitation doit être exactement le même pour toutes les mesures successives. De plus, com- me le logiciel du microprocesseur commande le début d'une impulsion d'excitation, il n'est pas nécessaire que le mi- croprocesseur attende la phase convenable d'excitation com- me décrit dans le document précité. Le circuit peut donc rester en position de repos pendant un plus grande pourcen- tage de temps et l'énergie nécessaire est notablement ré- duite. REVENDICAT IONS 1. Appareil d'excitation de synchro-transmetteur ayant un dispositif à enroulement d'entrée d'excitation et un dispositif à enroulement de sortie-et destiné à transmet- tre des signaux démodulés de sortie, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à appliquer un potentiel au dispositif (19) à enroulement d'entrée d'excitation, un dispositif de commutation (26) destiné à être couplé au dispositif (19) à enroulement d'entrée d'excitation et à appliquer sélectivement le po- tentiel aux bornes de ce dispositif (19) à enroulement d'entrée de manière qu'un signal pulsé soit induit dans le dispositif (20) à enroulement de sortie, un dispositif (27) d'échantillonnage validé sélectivement et couplé sélective- ment au dispositif (20) à enroulement de sortie afin qu'il échantillonne le signal pulsé de ce dispositif (20) à enrou- lement de sortie, et un dispositif destiné à valider le dispositif (26) de commutation et à valider uniformément le dispositif (27) d'échantillonnage par rapport au dispo- sitif (26) de commutation afin que le signal de sortie du dispositif (27) d'échantillonnage constitue le signal dé- modulé de sortie du synchro-transmètteur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'échantillonnage comprend un circuit d'échantillonnage et de maintien (27). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de commutation comporte un dispositif de pilotage à transistor (26). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de conversion analogique-numérique qui reçoit le signal de sor- tie échantillonné d'excitation et le transforme en un mot numérique équivalent. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de validation est commandé par les don- nées transmises par un microprocesseur. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est combiné au synchro-transmetteur sous forme d'un résolveur-transmetteur (18) destiné à détecter le dé- placement angulaire d'un organe, le dispositif (19) à en- roulement d'entrée étant couplé audit organe.