Brevet FR2570492A1 — publié le 19860321

La présente invention concerne un appareil de mesure de déplacement ou d'effort à capteur inductif ou a pont résistif. Les appareils de mesure à capteur inductif connus à ce jour comportent généralement un ensemble de deux ou trois bobines par rapport auxquelles peut se déplacer un noyau métallique, en fonction du déplacement ou de l'effort devant être mesuré.. Les bobines sont excitées par un signal électrique sinusoldal délivré par un oscillateur de fréquence fixe. En fonction de la position de son noyau métallique le capteur inductif, du type demi-pont ou transformateur dif férentiel, émet à sa sortie un signal périodique dont l'amplitude est proportionnelle à la valeur du déplacement ou de l'effort mesuré. Ce signal périodique est ensuite redressé puis filtré afin de fournir une tension continue proportionnelle au déplacement ou à l'effort. Un tel appareil de mesure présente plusieurs inconvénients. Du fait que le signal de mesure est redressé, il est nécessaire d'effectuer ensuite un filtrage asse-z puis- sant pour limiter les ondulations résiduelles, d'où une limitation de la bande passante. Par ailleurs l'utilisation d'un oscillateur analogique, pour délivrer le signal sinusoldal d'excitation des bobines, pose un problème en ce qui concerne la stabilité de l'amplitude de l'oscillateur en fonction de la température. Si l'on désire obtenir une résolution très poussée il est nécessaire d'avoir une stabilisation très prononcée de l'amplitude del'oscillateur, ce qui entraine un prix de revient élevé de celui-ci. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un appareil de mesure d'une conception particulièrement simple, d'un faible prix de revient et d'une très grande précision. A cet effet cet appareil de mesure de déplacement ou d'effort à capteur inductif ou à pont résistif comprenant un oscillateur délivrant un signal sinusoldal d'excitation appliqué au capteur et un circuit de sortie relié au capteur et délivrant une tension d'amplitude proportionnelle à la valeur du déplacement ou de l'effort relevé par le capteur, est caractérisé en ce que l'oscillateur est du type numérique et comprend, en cascade, une horloqe, un compteur d'adresses à seuil, une mémoire et un convertisseur numérique/analogique lequel est relié, par au moins un amplificateur, à l'entrée du capteur inductif, et le circuit de sortie comprend un échantillonneur bloqueur relié a un générateur d'impulsions d'échantillonnage lui-mSme connecté à l'oscillateur numérique de manière à émettre une impulsion d'échantillonnage appliquée à l'échantillonneur bloqueur en synchronisme avec les sommets ou certains sommets du signal sinusoidal émis par l'oscillateur numérique. Suivant une caractéristique complémentaire de 1' in- vention l'échantillonneur bloqueur est connecté à un convertisseur analogique/numérique relié lui-meme a un microprocesseur. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention le générateur d'impulsions d'échantillonnage est constitué par un comparateur connecté 9 la sortie du compteur d'adresses à seuil de manière a comparer l'adresse présente à la sortie de ce compteur avec l'adresse correspondant au sommet de la sinusoïde du signal émis par le convertisseur numérique/analogique de l'oscillateur numérique, afin d'appliquer ainsi un signal d'échantillonnage à l'échantillonneur bloqueur lors de la coincidence des deux adresses. L'appareil de mesure suivant l'invention offre l'avantage que du fait que la démodulation du signal de mesure s'effectue par échantillonnage, on peut obtenir une bande passante qui atteint la fréquence de l'oscillateur. Par ailleurs comme on effectue l'échantillonnage au sommet de la sinusoïde, il n'est pas nécessaire d'avoir une très grande précision temporelle pour l'émission de l'impulsion d'échantillonnage. Le fait d'utiliser un oscillateur numérique au lieu d'un oscillateur analogique permet d'obtenir une très grande précision qui est égale à la précision apportée par la référence de tension qui est utilisée par le convertisseur numérique/analogique de l'oscillateur. L'oscillateur numé rique utilisé présente bgalement: I'avantage d'être peu onéreux et il est très facile À mettre en oeuvre. De préférence une même référence de tension est connectée au convertisseur numérique/analogique de l'oscillateur numérique et au convertisseur analogique/numérique du circuit de sortie. De ce fait on obtient une compensation Bueoatique même Si la référence de tension n'est pas très précise en fonction de la température. On décrira ci-après,è titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente inventionpen référence au dessin annexé qui est un schéma synoptique d'un appareil de mesure suivant l'invention. L'appareil de mesure suivant l'invention comprend un ou plusieurs capteurs inductifs ou à pont résistif 1 desti- nés b relever des déplacements ou des efforts. Chaque capteur 1 est excité au moyen d'un signal sinusoïdal émis par un oscillateur 2 et amplifié par des amplificateurs 3, 4, 5. Le signal de sortie de chaque capteur 1 qui se présente sous une forme sinusoldale, est appliqué à un circuit de sortie 6 qui délivre un signal V dont l'amplitude est proportionnelle a la valeur du déplacement ou de l'effort mesurés par le capteur 1. Ce signal V, exprimé sous forme numérique, est transmis à des fins de traitement et d'af- fichage, à un microprocesseur 7. Suivant l'invention l'oscillateur 2 est du type numérique et il comprend, connectés en cascade, une horloge 8 émettant un signal de base a de fréquence constante, un compteur d'adresses h seuil 9, une mémoire 11 du type PROM et un convertisseur numérique/analogique 12 qui est relié à une réFérence de tension 13. Le signal a de l'horloge 8 eii appliqué à des entrées de synchronisation de la mémoire Il et du convertisseur 12. Le compteur à seuil 9 délivre à sa sortie des adresses A qui sont appliquées à la mémoire 11 laquelle émet h sa sortie, en fonction de chaque adresse, une donnée numérique D appliquée au convertisseur 12.Ce dernier émet ainsi à sa sortie un signal analogique de forme sinusoidale reconstitué à partir des données numériques fournies par la mémoire 11. Le circuit de sortie 6 comprend, dans le cas où l'appareil est associé h plusieurs capteurs 1, un multiplexeur 14, puis un amplificateur 15 à gain programmable, puis un échantillonneur bloqueur 16 et un convertisseur analogique/numérique 17. Le convertisseur 17 est connecté également à la référence de tension 13 qui est ainsi commune aux deux convertisseurs 12 et 17. Une logique de commande et d'interface 18.est reliée au microprocesseur 7, à l'échantillonneur bloqueur 16 et au convertisseur analogique/numérique 17, ainsi qu'à un générateur d'impulsions d'achantillonnage 19. Ce générateur 19 lequel comprend un comparateur 21 et éventuellement un compteur programmable 22 relié à la sortie du comparateur 21.Le comparateur 21 est relié à la sortie d'adresses du compteur 9 et il compare en permanence l'adresse présente à la sortie de ce compteur avec l'adresse correspondant au sommet de la sinusoïde du signal émis par le convertisseur numérique/analogique 12. Lorsqu'il y a concordance entre ces deux adresses le comparateur 21 émet un signal qui peut être transmis tel quel par l'intermédiaire de la logique de commande et d'interface 18, à l'échantillonneur bloqueur 16, afin d'échantillonner le signal de sortie au sommet de la sinusoïde. Le compteur programmable 22 peut être utilisé dans le générateur d'impulsion d'échantillonnage 19 dans la mesure où l'échantil- lonnage ne doit avoir lieu qu'à une fréquence plus faible que la fréquence des concordances détectées dans le comparateur 21. Dans une forme d'exécution de l'appareil -suivant l'invention la dérive en température obtenue est inférieure a 5.10-5/oC et la fréquence d'échantillonnage est de 5- kHz. rette fréquence peut toutefois aller jusqu'à 10 kHz. REVENDICATIONS 1.- Appareil de mesure de déplacement ou d'effort à capteur inductif ou à pont résistif comprenant un oscillateur délivrant un signal sinusoidal d'excitation appliqué au capteur et un circuit de sortie relié au capteur et délivrant une tension d'amplitude proportionnelle à la valeur du déplacement ou de l'effort relevé par le capteur, caractérise en ce que l'oscillateur (2) est du type numérique et comprend, en cascade, une horloge (8), un compteur d'adresses à seuil (9), une mémoire (11) et un convertisseur numérique/analogique (12) lequel est relié, par au moins un -amplificateur (3,4,5), à l'entrée du capteur (1), et le circuit de sortie (6) comprend un échantillonneur bloqueur (16) relié à un générateur d'impulsions d'échantillonnage (19) lui-même connecté à l'oscillateur numérique (2) de manière à mettre une impulsion d'échantillonnage appliquée à l'échantillonneur bloqueur (16) en synchronisme avec les sommets ou certains sommets du signal sinusoldal émis par l'oscillateur numérique (2). 2.- Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'échantillonneur bloqueur (16) est connecté à un convertisseur analogique/numérique (17) relié lui-mêmeà un microprocesseur (7). 3.- Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'une même référence de tension (13) est connectée au convertisseur numérique/analogique (12) de l'oscillateur numérique (2) et au convertisseur analogique/numérique (17) du circuit de sortie (6). 4.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur d'impulsions d'échantillonnage (19) est constitué par un comparateur (21) connecté à la sortie du compteur d'adresses à seuil (9) de manière à comparer l'adresse présente à la sortie de ce compteur (9) avec l'adresse correspondant au sommet de la sinusolde du signal émis par le convertisseur numérique/analogique (12) de l'oscillateur numérique (2), afin d'appliquer ainsi un signal d'échantillonnage à l'échantillonneur bloqueur (16) lors de la coincidence des deux adresses. 5.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le générateur d'impulsions d'échantillonnage (19) comprend un compteur programmable (22) relié à la sortie du comparateur (21). 6.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ltéchantíllon~ neur bloqueur (16) est reliée à une logique de commande et d'interface (18) connectée elle-même au générateur d'impulsions d'échantillonnage (19) et au microprocesseur (7).