Brevet FR2499239A1 — publié le 19820806

La présente invention se rapporte à un circuit destiné à prélever des valeurs de mesure sur un dispositif de mesure de position travaillant par incréments dont les signaux de sortie analogiques sont transmis, après numé- risation, et par l'intermédiaire d'un compteur, dans une calculatrice qui les transmet à un dispositif d'exploita- tion. Dans un circuit de ce genre qui est déjà connu (DE-AS 27 32 954), le dispositif de mesure de position est composé d'une échelle graduée et d'une tête de lecture ainsi que d'un compteur-décompteur électronique et ce dispositif de mesure de position sert à mesurer ou à com- mander la position relative de deux objets qui peuvent être par exemple,le chariot et le banc d'une machine- outil ou d'une machine de mesure. Les signaux de sortie analogiques fournis par la tête de lecture sont transfor- més en signaux numériques présentés sous la forme d'impul- sions rectangulaires, avant d'être transmis au compteur. Le compteur est relié à une calculatrice numérique qui compare les valeurs comptées à des valeurs prélevées dans une méemioire de points de référence et qui transmet la différence à un dispositif indicateur. Le dispositif indi- cateur est lu par une personne de service qui, en regard de l'indication, vérifie si la machine considérée a atteint la position désirée ou bien, en fonction du résultat de l'indication, effectue elle-même manuellement le processus de positionnement. Dans un autre circuit connu d'une construction analogue (DE-OS 27 29 697), la calculatrice sert à calcu- ler des valeurs d'interpolation pour procéder à une subdi- vision plus poussée à l'intérieur d'une période de signaux, c'est-à-dire pour obtepir de plus petits pas numériques. Ces circuits déjà connus ne peuvent être utilisés qu'en combinaison avec le dispositif indicateur décrit et ils ne sont prévus que pour cette utilisation. En effet, il ne serait pas possible de transmettre directement les valeurs sortant de la calculatrice à un dispositif asservi' d'une machine-outil équivalent parce que, dans un tel cas, on ne pourrait pas admettre les moindres erreurs d'information qui résultent du caractère fini du temps de traitement du compteur. Dans les circuits déjà connus, le dispositif indicateur est lu par l'oeil humain, qui, lorsque la vitesse de lecture des signaux est suffisamment grande, ne peut absolument pas percevoir les indications erronées parce que le dispositif indicateur lui fournit toujours une valeur stable. Toutefois, en fait, il peut se produire entre deux valeurs indiquées des sauts du signal qui pourraient rendre instable la régulation-assu- rée par un dispositif asservi et en provoquer le pompage. Lorsque, dans les circuits déjà connus, le compteur a une position de comptage donnée à la suite d'un événement passé et qu'il se produit maintenant un autre événement, le compteur demande, pour exécuter le comptage ou le décomp- tage correspondant à cet événement et pour atteindre la nouvelle position, un temps fini qui peut être situé par exemple entre 600 et 800 ns. Pendant ce temps, l'état de sortie du compteur est instable. Dans les dispositifs déjà connus, ceci n'a pas d'inconvénient parce que l'oeil humain fait la moyenne de l'indication du dispositif d'af- fichage. Etant donné que cette possibilité n'existe pas et ne doit même pas exister lorsque, en remplacement du dispositif indicateur, c'est un dispositif asservi auquel sont appliquées les données de sortie de la calculatrice, le circuit connu ne peut pas être utilisé dans ce cas. En conséquence, le but de l'invention est de perfectionner un circuit du genre défini ci-dessus de manière que la calculatrice ne puisse prendre en compte que des positions stables du compteur. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'il est prévu une mémoire intermédiaire entre le compteur et la calculatrice, que la calculatrice comman- de la mémoire intermédiaire, suivant la priorité et par l'intermédiaire d'un circuit de synchronisation, de telle manière que cette mémoire ne prenne en compte les positions du compteur qu'à des intervalles de temps qui sont supé- rieurs ou au moins égaux aux cycles de travail du compteur. Dans le circuit suivant l'invention, le disposi- tif de mesure de position saisit certes également des évè- nements que le compteur compte et que la calculatrice trai- te mais il se produit, à l'aide du circuit de synchronisa- tion et de la mémoire intermédiaire une synchronisation entre les évènements saisis, les évènements comptés et le traitement des évènements, en ce sens que la mémoire inter- médiaire et le circuit de synchronisation commandent de façon appropriée la transmission des signaux et des don- nees. Lorsque, dans le circuit suivant l'invention, se produit la saisie d'un évènement qui doit être compté par le compteur, ce compteur demande certes également, pour traiter cet évènement, un temps pendant lequel ses signaux de sortie ne sont pas stables, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas fiables puisque, pendant ce temps, ces signaux peuvent provenir d'une position quelconque et que la position cor- recte du compteur ne peut être réglée qu'après écoulement du cycle de travail du compteur, mais la priorité pour la mémoire intermédiaire est établie par l'intermédiaire de la calculatrice et du circuit de synchronisation de telle manière qu'à tout moment, on ne dispose dans la calcula- trice que de données stables. La calculatrice bénéficie de la priorité la plus élevée, c'est-à-dire que, lorsqu' elle veut lire des données, elle les prend dans la mémoire intermédiaire. Dans ces conditions, aucune donnée ne peut être transmise entretemps du compteur à la mémoire inter- médiaire. Si, pendant ce temps de lecture, un évènement à compter a été saisi, la calculatrice ne prélève pas cet évènement réel dans la mémoire intermédiaire puisque cet évènement ne peut pas être transféré dans cette mémoire pendant le temps de lecture, mais la calculatrice prélève l'évènement précédent qui y a été emmagasiné. De cette façon, à cet instant, la position de comptage pris dans la mémoire intermédiaire par la calculatrice n'est certes pas la position instantanée mais il s'agit d'une position de comptage précise, c'est-à-dire stable. Selon une autre caractéristique de l'invention, la commande du circuit de synchronisation par la calcula- trice s'effectue par l'intermédiaire de signaux de rythme dont la fréquence est un multiple ou sous-multiple donné de la fréquence d'horloge de la calculatrice. Dès qu'appa- rait le signal de rythme dont les impulsions successives sont séparées d'un intervalle de temps qui est supérieur ou égal au cycle de travail du compteur, et selon que la calculatrice et par conséquent, le circuit-de synchronisa- tion envoient un signal de lecture à la mémoire intermé- diaire ou que le circuit de synchronisation transmet à la mémoire intermédiaire un signal CHARGER et METTRE EN ME- MOIRE, une position de comptage est transmise de la mémoi- re intermédiaire à la calculatrice ou bien une position de comptage est transmise du compteur à la mémoire intermé- diaire, la priorité étant choisie de telle manière que la lecture de données par la calculatrice dans la mémoire intermédiaire ait toujours priorité. Une deuxième priorité est choisie de manière que l'état de comptage le plus ré- cent, dès qu'il est stable, soit toujours immédiatement transmis du compteur à la mémoire intermédiaire tant que la calculatrice n'indique pas, par émission d'un signal de lecture, qu'elle désire prélever des données dans la mémoire intermédiaire. Le troisième état que le circuit de synchronisation commande consiste en ce que le dernier état de comptage reste emmagasiné dans la mémoire intermé- diaire tant qu'un autre évènement n'est pas saisi par le dispositif de mesure de position et que la calculatrice ne veut pas lire de données. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la figure 1 est un schéma simplifié du circuit suivant l'invention; - la figure 2 montre le circuit de synchronisa- tion et ses liaisons avec la mémoire intermédiaire et avec la calculatrice; et - la figure 3 est un diagramme temporel destiné à expliquer le fonctionnement du circuit de synchronisa- tion. Suivant la figure 1, les valeurs de mesure analo- gique d'un dispositif de mesure de position fonctionnant par incréments sont appliquées, après avoir ét4 numérisées par des dispositifs non représentés, aux entrées V et R de comptage et de décomptage d'un compteur-décompteur 12, par l'intermédiaire d'un multiplicateur par quatre clas- sique 11 qui, pour des raisons de précision exigées, fait en sorte que ces signaux de sortie ont une fréquence qua- druple de celle des signaux d'entrée. Ces signaux d'entrée numériques correspondent à des évènements saisis par le dispositif de mesure de position qui doivent être comptés par le compteur 12. Les entrées V, R du compteur sont con- nectées aux entrées de signaux 20a, 20b d'un circuit d'en- trée 20 qui fait partie d'un circuit de synchronisation 13. La sortie 13a du circuit de synchronisation 13 est connec- tée à l'entrée de commande 14a d'une mémoire intermédiaire 14. La sortie de données du compteur 12 est reliée à l'en- trée de données de la mémoire intermédiaire 14 par un bus de données Dl. La sortie des données de la mémoire inter- médiaire 14 est connectée par un autre bus de données D2 à une entrée d'une calculatrice 15 dont la sortie est re- liée à un dispositif d'exploitation, par exemple à un dis- positif asservi S. Les entrées 136 des signaux de commande du circuit de synchronisation 13 sont reliées à la sortie d'une calculatrice 15. Le bus de données Dl peut être constitué par exemple par un bus de 32 bits tandis que l'autre bus de données D2 peut être constitué par exemple par un bus de 16 bits. La calculatrice 15 envoie en permanence au circuit de synchronisation 13 des signaux de rythme (RYTHME) dont la fréquence est liée à la fréquence d'horloge de la cal- culatrice par une relation particulière et forme la fré- quence pilote pour le traitement des signaux, des données et des ordres de calcul dans le circuit. L'intervalle de temps T qui s'écoule entre les impulsions consécutives de signal de rythme est un multiple ou un sousmultiple donné de la période d'horloge T R de la calculatrice et il est choisi supérieur ou égal au cycle de travail du compteur 12, ainsi qu'on l'indique en haut à gauche sur la figure 3, qui sera décrite de façon plus détaillée dans la suite. Le cvcle de travail du compteur 12 est le temps que ce compteur nrend jusqu'à ce que, après l'arrivée d'un évène- ment saisi par le dispositif de mesure de position 10 et qui provoque un processus de comptage ou de décomptage dans le compteur, la sortie de ce compteur se soit à nou- veau ajustée sur une valeur stable. Ce cycle de travail peut être pris dans des manuels de données ou dans les instructions du constructeur. Lorsque, dans le cas du temps d'horloge TR de la calculatrice qui est indiqué sur la figure 3, la fréquence du temps d'horloge de la calculatrice est de 4MHz, la longueur tT d'une impulsion du signal de rythme peut être par exemple de 30 ns et le temps séparant deux impulsions du signal de rythme peut être, par exemple,égal au temps qui sépare deux impulsions d'horloge de la calculatrice, comme on l'a indiqué. Par ailleurs, la calculatrice transmet suivant le besoin au circuit de synchronisation 13 des signaux de lecture (LIRE 1, LIRE 2) sous l'effet desquels les po- sitions de comptage, qui sont stockées dans la mémoire intermédiaire 14, sont envcyées à la calculatrice par l'in- termédiaire du bus de données D2 sous la forme de groupes de données 1 et 2. Pour commander la transmission des données, c'est-à-dire la réception des données dans le compteur 12, la transmission des données du compteur à la mémoire intermédiaire 14 ainsi que le transfert des données de la mémoire intermédiaire à la calculatrice 15, le circuit de synchronisation 13 commande les situations suivantes au moyen des signaux LIRE 1, 2, CHARGER et METTRE EN MEMOIRE, qui apparaissent à sa sortie 13a. 1) LIRE 1 et LIRE 2 sont des signaux de lecture qui sont dotés de la priorité la plus élevée et donnent ordre à la mémoire intermédiaire de transférer les données qui y sont accumulées sous forme de deux groupes de données. 2) Le signal CHARGER a pour effet que la position de comptage du compteur 12 est chargée dans la mémoire in- termédiaire 14 par l'intermédiaire du bus de données Dl. 3) Le signal MEMORISER a pour effet que la posi- tion du compteur qui est contenue dans la mémoire intermé- diaire 14 à ce moment reste conservée. Les situations indiquées plus haut, qui sont com- mandées par les signaux de sortie du circuit de synchroni- sation;3, sont liées aux conditions suivantes: Situation 1: la condition est que le signal de lecture LIRE 1 ou LIRE 2 soit présent à la sortie de la calculatrice. Lorsque c'est le cas, la mémoire intermé- diaire est lue, c'est-à-dire que cette mémoire transmet à la calculatrice les données qui y sont mémorisées. Situation 2: le chargement des données du comp- teur dans la mémoire intermédiaire se produit sous les conditions suivantes: - l'évènement à compter est saisi par le circuit de synchronisation 13 par l'intermédiaire de ses entrées a, 20b, - le temps de traitement nécessaire pour le comp- tage de cet évènement dans la calculatrice 12 s'est écoulé, - aucun signal LIRE 1 ou LIRE 2 n'est présent sur les sorties de la calculatrice, - le processus de lecture est terminé, - le signal RYTHME est présent à la sortie de la calculatrice. Situation 3: la position de comptage est main- tenue mémorisée dans la mémoire intermédiaire 14 sous les conditions suivantes: - l'alimentation en courant du circuit de synchro- nisation est branchée et - le processus de lecture n'est pas terminé. Sur la figure 2, on a représenté avec plus de détails, à côté du compteur 12 et de la mémoire intermé- diaire 14, qui sont ici également représentés par des blocs, les éléments essentiels dont le circuit de syn- chronisation 14 est composé: le circuit d'entrée 20, un détecteur de signaux et de données 21, un décodeur de priorité 22 et un commutateur 23. Ces éléments sont cons- titués par des circuits habituels du commerce qui sont reliés entre eux de la façon représentée sur la figure 2 et dont le mode de travail et la coopération ressortent clairement de la description du diagramme explicatif de la figure 3. Comme le montre la figure 2, le circuit d'en- trée 20 est composé d'une porte NON-ET suivie d'un inver- seur. Le détecteur de signaux et de données 21 est composé de bascules JK dont les entrées de déclenchement PR1 et PR2 sont connectées chacune à la sortie de l'inverseur du circuit d'entrée 20 tandis que leurs entrées d'horloge CLK reçoivent chacune le signal RYTHME par l'intermédiaire d'un inverseur. Le décodeur de priorité 22 comporte une bascule SR dont les entrées sont formées par deux portes NON-ET et reçoivent les signaux RYTHME et LIRE 1 ou LIRE 2, et dont la sortie est connectée à une entrée d'une porte NON-ET qui reçoit sur les deux autres entrées les signaux LIRE 1 et LIRE 2. La sortie de la porte NON-ET est connec- tée par l'intermédiaire d'un inverseur à une entrée 3 du commutateur 23 pour fournir à ce dernier un signal d'entrée U3. Les deux autres entrées 1 et 2 du commutateur 23 sont connectées respectivement à la sortie du détecteur de si- gnaux et de données 21 et à la sortie de la calculatrice qui fournit le signal de rythme pour recevoir des si- gnaux Ul et U2. La sortie du commutateur, par laquelle ce commutateur émet un signal U4, qui est le signal CHARGER ou MEMORISER, est reliée à la mémoire intermédiaire 14. Le montage représenté sur la figure 2 fonctionne de la façon suivante Lorsque le dispositif de mesure de position 10 a saisi un événement à compter et que, en conséquence, au moins l'un des signaux d'entrée apparaît aux entrées 20a, 20b du circuit d'entrée 20, la porte NON-ET du circuit d'entrée applique un signal à l'inverseur qui l'inverse, l'applique aux entrées de déclenchement PR1 et PR2 de la bascule du détecteur de signaux et de données 21, de sorte que la sortie Q2 prend le niveau 0. Le détecteur de si- gnaux et de données a été préalablement mis à l'état de repos à travers l'entrée PLR. Les entrées d'horloge CLK du détecteur de signaux et de données 21 sont excitées par le signal de RYTHME. Aussi longtemps que le signal Ul apparaissant à la sortie Q2 est au niveau 1, les événements à compter sont traités dans le compteur 12 et prêts à être transférés dans la mémoire intermédiaire ("charger la mé- moire intermédiaire"). Le décodeur de priorité 22 reçoit de la calcula- trice 15 les signaux RYTHME, LIRE 1, LIRE 2 et fournit en fonction de ces signaux (voir figure 3) le signal de sortie U3. Par le signal LIRE 1, la calculatrice donne l'ordre de lire un groupe de données 1 dans la mémoire intermédiaire. Par le signal LIRE 2, il donne l'ordre de lire un groupe de données 2 et ensuite, d'interrompre le processus de lecture. Lorsque le signal de sortie U3 du décodeur de priorité 22 est au niveau 0, le processus de plus haute priorité se déroule, ce qui veut dire que la mémoire intermédiaire est lue et qu'elle envoie à la cal- culatrice 15 un groupe de données 1 ou un groupe de don- nées 2 (voir "envoi données 1" ou "envoi données 2", sur la figure 3). Le commutateur 23 reçoit à son entrée 1 le signal Ul en provenance du détecteur de signaux et de données 21. Lorsque le signal Ul prend le niveau 1, un événement saisi est prêt à être traité, tandis que, lorsque le signal Ul est au niveau 0, aucun événement n'est prêt à être traité. Le signal U2 apparaissant à la sortie 2 du commutateur 23, qui est le signal de rythme, commande le temps d'exécution du traitement. Lorsque le signal de sortie U4 du commuta- teur 23 est au niveau 0, il y a lieu de charger dans la mémoire intermédiaire 14 la position de comptage du comp- teur 12. Si le signal U4 est au niveau 1, la mémoire in- termédiaire se trouve dans le mode MEMORISER ou LIRE. Le fonctionnement du montage représenté sur la figure 2 sera maintenant décrit de façon plus détaillée en regard du diagramme explicatif de la figure 3. A l'instant 0, on suppose que le compteur 12 est dans la position N, que la mémoire intermédiaire 14 a le même contenu que le compteur 12, c'est-àdire N et que les signaux LIRE 1, LIRE 2, Ul, U3 et U4 sont au niveau 1. La commande se produit alors de la façon suivante Instant 1: il se produit un événement, par exem- ple une impulsion de comptage "COMPTER". Le signal apparais- sant à la sortie-Q2 qui est égal au signal d'entrée Ul du commutateur 23; prend le niveau 0, ce qui indique que les entrées de données du compteur 12 ne sont pas stables parce que l'événement produit doit tout d'abord être traité. La mémoire intermédiaire 14 reste donc dans l'état MEMORISER c'est-à-dire qu'elle conserve la position de comptage mémorisée N et ses sorties restent inactives. Instant 2: le compteur 12 a traité l'événement, c'est-à-dire que sa position de comptage instantanée est prête à être transférée. Le signal Ul prend donc le niveau 1 et, de cette façon, avec le signal de rythme qui est égal au signal U2, la position de comptage est chargée du compteur 12 dans la mémoire intermédiaire 14. La mémoire intermédiaire a maintenant mémorisé la position instanta- née, c'est-à-dire N+1. Instant 3: le signal LIRE 1 étant au niveau 0, la calculatrice 15 enclenche le processus de lecture. La mémoire intermédiaire envoie le groupe de données 1 à la calculatrice. Instant 4: il se produit un autre événement, par exemple une impulsion de comptage "compter". Le signal il Ul prend le niveau 0, ce qui est identique au début du cycle de travail du compteur 12. Instant 5: le signal de rythme passe le signal U3 au niveau O et fixe la priorité du processus "lire mé- moire intermédiaire", ce qui signifie que les données con- tenues dans la mémoire intermédiaire ne changent plus, à partir de l'instant 5, jusqu'à ce que les données aient été entièrement transférées de la mémoire intermédiaire dans la calculatrice (voir instant 11). Instant 6: le processus d'envoi du groupe de données 1 (c'est-à-dire de leur transfert de la mémoire intermédiaire à la calculatrice) est terminé et le signal LIRE 1 qui est maintenant au niveau 1 commute la mémoire intermédiaire 14 sur l'état MEMORISER de sorte que les sorties de cette mémoire sont inactives. Instant 7: le signal Ul prend le niveau 1 par le signal de rythme, ce qui signifie à nouveau que le comp- teur 12 tient à disposition des données stables. Toutefois, étant donné que le signal U3 (lire mémoire intermédiaire) est encore à 0, parce que le processus de lecture n'est pas encore terminé, le contenu de la mémoire intermédiaire n'est pas modifié (par conséquent, position de comptage N + 2, contenu de la mémoire intermédiaire = N + 1). Instant 8: il se produit un autre évènement, par exemple une impulsion de comptage "décompter". Le signal Ul prend le niveau 0. Instant 9: le signal LIRE 2 prend le niveau 0, la mémoire intermédiaire 14 envoie le deuxième groupe de données à la calculatrice 15. Instant 10: le signal LIRE 2 prend le niveau 1 et met la mémoire intermédiaire 14 dans l'état MEMORISER. Les sorties de cette mémoire sont alors inactives. Le pro- cessus de lecture par la calculatrice est ainsi terminé. Instant 11: a) Le compteur 12 a traité l'évènement (instant 8). Le contenu du compteur N + 1 + 1 - 1 = N + 1 est prêt à être transféré, le signal Ul a la valeur de signal 1. b) Etant donné que le processus de lecture par la calculatrice (instants 3 à 10) est terminé et que la calculatrice ne présente plus de nouvelles demandes de lecture (les signaux LIRE 1 et LIRE 2 ont le niveau 1), la requête de priorité "lire mémoire intermédiaire" dis- parait et le signal U3 prend le niveau 1. c) Il se produit alors le transfert de données du compteur 12 à la mémoire intermédiaire 14. La mémoire intermédiaire 14 contient maintenant la position N + 1 + 1- - 1 = N + 1. REVENDICATIONS 1. Circuit destiné à prélever des valeurs de me- sure d'un dispositif de mesure de position fonctionnant par incréments dont les signaux de sortie analogique sont. transmis, après numérisation, et par l'intermédiaire d'un compteur (12), à une calculatrice (15) qui les transmet à un dispositif d'exploitation (5), caractérisé en ce qu'il est prévu une mémoire intermédiaire (14) entre le compteur (12) et la calculatrice (15), en ce que la calculatrice commande la mémoire intermédiaire, suivant la priorité et par l'intermédiaire d'un circuit de synchronisation (13), de telle manière que cette mémoire ne prélève que des po- sitions du compteur qu'à des intervalles de temps (T) qui sont supérieurs ou au moins égaux au cycle de travail du compteur. 2. Circuit suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que les entrées de signaux (20a, 20b) du circuit de synchronisation (13) sont connectées aux entrées (V, R) de comptage et de décomptage du compteur (12), en ce que les entrées de commande (13b) du circuit de synchronisation sont connectées à la calculatrice (15) et reçoivent de cette dernière, d'une part en continu, les signaux de ryth- me et, d'autre part, suivant le besoin, des signaux de lecture (LIRE 1, LIRE 2), en ce que la sortie (13a) du circuit de synchronisation (13) est reliée à l'entrée de commande (14a) de la mémoire intermédiaire (14) et en ce que la priorité de la calculatrice est établie de manière que, lors de l'apparition d'un signal de lecture, la trans- mission des données entre le compteur et la mémoire inter- médiaire soit bloquée, la valeur présente dans la mémoire intermédiaire étant transférée à la calculatrice.