Brevet FR2514177A1 — publié le 19830408

Convertisseur de signaux à plusieurs canaux. L'invention se rapporte à un convertisseur de signaux à plusieurs canaux, du type comportant, pour chacun des canaux, un multiplexeur relié à des sorties de convertisseurs tension-fréquence. De tels convertisseurs sont décrits dans le traité "Die Fernmessung III" de John-Bergmann, édition Braun, Karlsruhe, 1963, dans lequel on traite, dans le chapitre commençant à la page 102,de procédés de télémesure à multiplexage par répartition dans le temps, avec variation de la fréquence. Les convertisseurs de mesure connus simulent ou représentent des valeurs analogiques de la.tension comme variations de la fréquence d'une tension alternative. Une fréquence proportionnelle à la valeur de la mesure représente une information analogique. Si de tels signaux analogiques doivent être transformés en signaux numériques, les impulsions d'un train d' impulsions, dont la fréquence de répétition est proportionnelle aux valeurs de mesure, doivent être comptées sur des intervalles de temps prédéterminés. Si, en outre, on exige que des plages de mesure différentes soient assignées aux canaux de mesure et que du côté numérique chacune des plages de. mesure doit comporter la même plage de nombre, les intervalles de temps pour les canaux présentent des longueurs différentes. Les adresses du multiplexeur qui correspondent aux canaux sont normalement attaquées par un compteur d'adresses, et cela à des intervalles de temps réguliers. Si les temps de comptagesont, comme cela a été présupposé ci-dessus, de longueurs différentes lors de la conversion analogique-numérique, les intervalles de temps qui sont prédéterminés par le compteur d'adresses doivent se conformer en fonction du temps de comptage le plus long. Ceci représente une perte de temps à laquelle l'invention cherche à remédier. L'invention a donc pour objet une solution économique du point de vue du temps, pour la conversion analogique-numérique dans un convertisseur de signaux à canaux multiples prévu pour des plages de mesures différentes. Pour résoudre ce problème, dans le cadre d' un convertisseur de signaux (valeurs de mesure) à canaux multiples, du type comportant, pour chacun des canaux, un multiplexeur relié à des sorties de convertisseurs tension-fréquence, il est prévu, que ledit convertisseur de signaux est caractérisé par une durée des temps de branchement des adresses du multiplexeur associées aux canaux, qui est commandée à I' aide d'un microprocesseur en fonction de la plage de mesure attribuée aux canaux, et par une mémorisation du nombre des impulsions arrivant pendant le temps de branchement respectivement dans chaque adresse et dérivées des signaux de sortie des convertisseurs tension-fréquence. Il en résulte que les durées de comptage différentes qui sont nécessaires pour les différentes plages de mesure sont déjà introduites comme temps d'ouverture des différentes adresses du multiplexeur.Le temps qui est nécessaire pour un cy cle de mesure qui englobe tous les canaux de mesure est, de cette façon, notablement-diminué. La durée de branchement d'une adresse du multiplexeur est avantageusement rendue dépendante de la position et de l'ampleur de la plage de mesure, à l' intérieur d'une bande de fréquence de sortie du convertisseur tension-fréquence. Avantageusement la durée de branchement de chaque adresse est déterminée automatiquement par le microprocesseur , par introduction de la valeur initiale et finale de la plage de mesure associée, et elle est mémorisée. Dans un exemple d'exécution préféré de l'invention, la durée ou le temps de branchement de chaque adresse est déterminé par la valeur inverse de la différence, rapportée à un nombre déterminant la ré- solution numérique de la plage de mesure concernée, entre deux fréquences de sortie du convertisseur tension-fréquence associéesàl'adresse, et qui reproduisent ou simulent deux valeurs initiales et finales de la plage de mesure. A titre d'exemple on explicitera en demande d'exécution de l'objet de l'invention, à l'ai- de de la figure qui représente un schéma-bloc. Pour des tensions d'entrée UE1 à UEn, qui sont susceptibles d'être prélevées au niveau de différents emplacements de mesure, il est prévu des montages d'entrée dont chacun est constitué par un amplificateur opérationnel 1 à point nul stable, par un convertisseur tension-fréquence et par un optocoupleur. A la sortie de chacun des montages d' entrée sont appliquées des tensions alternatives de fréquences F El à FEn. Les fréquences reproduisent ou simulent la valeur de mesure sous forme analogique, Des formateurs d'impulsions 4 forment à partir des signaux de tension alternative des trains d'impul sions de fréquences correspondantes. Des sorties des formateurs d'impulsions 4 sont reliées à des entrées de données d'un multiplexeur 5.Les entrées d'adresses sont choisies, par l'intermédiaire d'une autre entrée 5a, par un microprocesseur. Le microprocesseur détermine également des intervalles de temps correspondant, pour le branchement des plages de mesure assignées aux différentes adresses des canaux. Les impulsions qui, pendant les durées de branchement, arrivent aux adresses, sont prélevées à une sortie sérielle 5b du multiplexeur 5 et sont mémorisées dans un compteur qui est contenu dans le microprocesseur 6. Le microprocesseur 6 peut, avec les valeurs de mesure numérique qui sont mémorisées dans son compteur, commander par exemple le mécanisme, non représenté, d'un appareil enregistreur. Une mémoire non volatile 6a, qui est reliée au microprocesseur contient les valeurs des nombres, qui déterminent les durées de branchement des différentes adresses.En outre, il est prévu, pour le microprocesseur, un tableau de commande 6b. Le réglage d'une plage de mesure déterminée , par exemple pour le premier canal, a lieu de la façon suivante: sur le tableau de commande 6b du microprocesseur on actionne un interrupteur d'étalonnage. De ce fait, le processeur est commuté d'un programme de mesure à un programme d'étalonnage. Ensuite, on sélectionne le premier canai, c'est-à-dire que le multiplexeur 5 est adressé de telle façon que la fréquence f El est branchée en permanence sur l'entrée de données du microprocesseur. Ensuite, on appliqué au montage d'ventrée du premier canal, une tension UE1 qui correspond à la Après actionnement d'une touche "valeur fi nale" du tableau de commande 6b du microprocesseur 6, le processeur compte pendant une seconde les impulsions de fréquence fE1 qui arrivent, et mémorise le nombre E qui en résulte. Ensuite, une nouvelle tension est appliquée à l'entrée du canal, nouvelle tension qui correspond à la valeur initiale de la plage de mesure souhaitée. Après actionnement d'une touche "valeur initiale" dans le tableau de commande 6b du microprocesseur 6, le processeur compte pendant une seconde les impulsions qui arrivent et mémorise le nombre A' qui en résulte. De ce fait, le premier canal est étalonné pour la plage de mesure souhaitée. Afin de ne pas perdre les valeurs d'étalonnage même en cas de défaillance de l'alimentation du réseau, les valeurs des nombres E et A' doivent être introduites dans une mémoire tamponnée par batterie ou dans une mémoire non volatile. Le microprocesseur 6 comporte un programme de calcul qui lui permet de former une différence D = E - A' et de déterminer la durée de branchement T1 de l'adresse qui correspond au premier canal, selon la relation T Ts = 1000 . Le chiffre 1000 re D présente le nombre de subdivisions numériques souhaitées pour une plage de mesure. La valeur initiale pour le canal 1 résulte de la relation A = A' . T1. Pendant le fonctionnement normal, le microprocesseur 6 adresse le multiplexeur 5 pour des intervalles de temps de commutation T, calculés précédemment, sur les différents canaux, afin de compter les fréquences fie1 à f En qui y sont présentes et de déterminer de ce fait les valeurs de mesure. Une valeur de mesure M est calculée à partir d'un nombre d'impulsions X ql1i se sont présentées pendant un temps T, selon la relation M = X - A, étant noté que O Dans un dimensionnement qui a été choisi pour une forme de réalisation préférée, on peut traiter des tensions d'entrée UE de O à 100 mV. Ces tensions d'entrée sont converties par le convertisseur de tension-fréquence 2 en tensions alternatives de fréquences fE de O à 20 kHz. De ce fait, le convertisseur de signaux ou de valeurs de mesure, à plusieurs canaux, est approprié pour des mesures de tensions dans la plage de O à 100 mV, pour une variation faible de la tension de O mV, pour une plage totale de mesure. On peut ainsi traiter, sur leurs plages de températures totales, par exemple les tensions de sortie de tous les éléments thermoélectriques actuellement dans le commerce. Des plages de mesure AUE sont donc possi bles dans les limites de 5 mV Un équilibrage ou une compensation particulière de l'amplificateur opérationnel 1 ou du convertisseur tension-fréquence 2 n'est pas nécessaire. Par des mesures simples, on peut étendre le montage pour d'autres signaux d'entrée. Par exemple, pour des courants d'entrée, cette extension peut être obtenue à l'aide d'une résistance montée en schunt , pour lequel aucune exécution précise n'est nécessaire. Pour des tensions d' entrée plus élevées, on peut prévoir un diviseur de tension. Pour des thermomètres à résistance on a besoin d'un ou de deux générateurs de courant constant Ces compléments n'entraînent que peu de frais en composants et n'ont besoin d'aucune compensation supplémentaire. C'est la raison pour laquelle ils sont avantageusement montés à demeure pour chaque canal et activés par l'utilisateur par un branchement correspondant de l'entrée. REVENDICATIONS 1. Convertisseur de signaux (valeursde mesure) à canaux multiples, comportant, pour chacun des canaux, un multiplexeur relié à des sorties de convertisseurs tension-fréquence, caractérisé par une durée des temps de branchement des adresses du multiplexeur 15) associées aux canaux, qui est commandée à l'aide d'un microprocesseur (6) en fonction des plages de mesure attribuées aux canaux, et par une mémorisation du nombre des impulsions arrivant pendant le temps de branchement respectivement dans chaque adresse et dérivées des signaux de sortie des convertisseurs tension-fréquence. 2. Convertisseur de signaux à canaux multiples, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le temps de branchement dépend de la position et de l' ampleur de la plage de mesure à-l1intérieur d'une bande de fréquence de sortie du- convertisseur tension-fréquen- ce 3. Convertisseur de signaux selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la durée de branchement de chaque adresse est déterminée automatiquement par le microprocesseur 4. Convertisseur de signaux selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le temps de brancfie- ment de chaque adresse est déterminé par la valeur inverse de la différence, rapportée à un nombre déterminant la résolution numérique de la plage de mesure concernée, entre deux fréquences de sortie du convertisseur tension-fréquence (2) associé à l'adresse, et qui reproduisent ou simulent deux valeurs initiale s et finales de la plage de mesure.