Brevet FR2565682A1 — publié le 19851213

La présente invention oonoerne un procédé et un circuit pour la memure de grandeurs analogiques , dont les donnée. oonverties soue forte numériques , s'insorivent b l'entrée d'un calculateur afin de s'en servir comme telles ou éventuellement oomme variable d'une équa- -tion future. Il s'agit d'intégrer dans une calculatrice , un circuit pour la mesure des distances métriques ou autres systèmes d'unités , où les données numériques seront entrées automatiquement et visualisées sans aucune intervention de l'utilisateur , qui pourra à la suite en mo -difier la valeur , soit la stocker ou la faire entrer dans un syssté- -me d'équation. La mesure des distances linéaires est traditlonnellemeht effet -tuée e l'aide d'instruments de mesure plue ou moins adaptés dans leur complexité , mais ne disposent pas dans leur grande majorité d'un système qui pourrait mémoriser d'une part les informations de la mesure effectuée et d'autre part , d'une unité de traitement de ces données en tant que telles. De par la simplicité d'emploi de oe nouveau matériel , il sera donc avantageux pour l'utilisateur de pouvoir F en un minimum d'opé- -ration manuelle , effeotuer les mesures de distances avec leur système d'unité propre , ainsi que les opérations de surfaces et de voluses dans un minimum de temps. L'invention conoerne ea outre l'utilisation , pour la mesure des distances , du retour d'éoho d'impulsions ultra-sonores sur une paroi de référenoe. La grandeur de mesure numérique étant déterminée par un oréneau dont la largeur ou l'intervalle est fonction de la dis -tanoe mesurée , ayant pour limite inférieure le départ à la source du transducteur émetteur de l'onde ulta-sonore et pour limite supé- -rieure , le retour d'écho de cette même onde , par identification de ses caractéristiques. Le créneau autorise l'ouverture de la porte d'entrée de la chaîne de comptage , permettant ainsi l'accès des signaux logiques issu d'un osoillateur programmable en fonction du système d'unité utilisé0 Les ultra-sons se déplacent dans l'air, à une vitosse qui dépend principalement de la température , et à un degré moindre de la pression atmosphérique et du degré hygromètrique. Comme il est dit plus haut , le système proposé met en jeu l'émission et la réception d'une onde ultra-sonore , dont on mesure le trajet aller-retour par chronomètrage , la base de temps de chro -nométrage est un oscillateur programmable (8) dont la fréquence est calée en fonction de la célérité de l'onde ultra-sonore d'une part et en fonction du choix du système d'unité employé. Le distancemètre proposé comprend l'émetteur (2) et le récép- -teur (1) ultra-sonique dont le lien commun est un circuit à ver -rouillage de phase décodeur de tonalité (14), ou la fréquence de relaxation libre est ajustée en fonction des transducteurs. Les différents essais pour l'élaboration du circuit ont été testés à la fréquence de 40 Khz , qui représente la fréquence de résonnante du transducteur employé. Le transducteur émetteur (7) est commandé par une porte trig -ger de Schmidt(15) , par l'intermédiaire d'un translateur de niveau , assurant l'adaptation d'impédance d'une part et assurant d'autre part le coefficient de surtension souhaité grâce à une self associée (15). Le récepteur (6) reçoit le train d'impulsions immédiatement à la sortie du transducteur émetteur (7) par effet de proximité , ce qui aurra pour effet de déclencher le début de la génération d'un créneau de commande de porte , permettant ainsi l'ouverture de la chafne de comptage. Par retour-de l'onde incidente réfléchie sur la paroi de ré -férence (13) , le signal est capté par le récépteur (6) Le signal est traité par un amplificateur selectif(17) et est injecté à l'entrée du circuit à verrouillage de phase (14) , qui assure son décodage par identification. Le validation du décodage par le circuit à verrouillage de phase se traduit par la génération (bloc 16) d'une impulsion dérivée à front raide , qui commande l'entrée horloge d'une bascule J.K. (18), celle-ci retourne zu repos, étant entendu que la poaition travail était sollicitée par le départ du train d'impulsions à la sortie du transducteur émetteur (7). La porte d'entrée de la chafne de comptage (11) se roferme ; la sortie Q de J.K. (18) asnure la validation des compteurs à mémoires de la chafne de comptage (figure 3), blocs de 19 à 22. Le séquenceur (10) reçoit l'ordre de la bascule J.K.(18) d'ef fectuer un cycle unique de scrutation des mémoires pour transférer le contenu des informations à l'entrée de. données de la calculatrice. L'opération de transfert des informations dans la calculatrice s'effectue parallèlement au clavier de commande manuelle (3) figure (1) g et à une vitesse compatible à l'absorbtion des données en présences. Pratiquement , il est suffisant d'effectuer une mesure oompor -tant au plus quatre chiffres significatifs dont les dizaines et les unités , ainsi que les disièmes et les centièmes d'unité0 Le transfert des informations à l'entrée des données de la oal -culatrice (2) figure (1) est pratiqué par des commutateurs opto électroniques (4) figure (1) assurant une parfaite isolation grâce à leur haute impédance en cas de non sollicitation. Au moment d'un cycle du séquenceur (10) s le commutateur opto électronique sollicité provoque un abaissement d'impédance à l'inter section choisie de la matrice (3) figure (1) , pour assurer la fonction "touche" de la calouatrice. Aprés avoir assuré le transfert des informations contenues en mémoires @ le séquenceur assure en fin de cycle la remise à zère de ces mOmes compteurs X avant de retourner dans sa position initiale de repos s génère une impulsion d'initialisation de tout le système de commande pour une nouvelle mesure0 L'information est maintenant du domaine de la calculatrice. Le début de séquence permet de pratiquer une remise à zéro au calculateur afin d'yentrer de nouvelles données Une détection d'erreur par non retour d'écho est prévue par le biais d'une impulsion" retenue "de. compteurs mémoires traduisant le dépassement de la capacité de comptage et indiquant 99,99 unités choisies au préalable. Cette donnée commandera un interdit mathéma- -tique ex@ (1og #. 1/#. #) et sera visualisée par "ERROR" sur l'affichage de la calculatrice , invitant son utilisateur à reoom -mencer une nouvelle mesure. Les mesures peuvent Strie effectuées de façon répétitives à raison de quatre mesures par seconde 2 si la touche du bloc (12) figure (2) n'est pan relsohée . La distance affichée sera évidemment la dernière inscrite , conscècutive au relachement de la oommande manuelle. Pour des raisons pratiques , une virgule flottante , sera affichée en permanence derrière les unités. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la des -oription suivante d'un mode de réalisation préféré mais mon limi -tatif s représenté aux dessins annexés sur lesquels s - la figure 1 est un schéma de blocs de circuits pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. - la figure 2 est le synoptique d'un appareil de mesure ultrasonique analogique /numerique i données séries w pour la mesure de la distance d'une paroi w représenté par le bloc (5) de la figure (1) - la figure 3 représente le dispositif d'interfaoe et son dispo -eitif de commande de transfert des données séries/parallèles s comprenant les compteurs à décade à validation de mémoire , oonso- -outifs au circuit analogique / numérique de la figure (2). Le schéma de bloos de la figure (1) représente l'insertion du disttancemètre analogique/ numérique(5) et le système d'entrée de. données par l'interface (4) , effectué au sein d'une osloulatri -oe existant dans le commerce. Les informations numériques - séries issues du distanoe -mètre (5) par l'intermédiaire de l'interface (4) sont injectées en parallèle à l'entré. des données de l'unité arithmétique et logique (2) grâce b un séquenceur. L'interface (4) est connecté en dérivation avec le clavier de commande manuelle existant et-permet de réaliser automatiquement la fonction "touche" grtoe à l'emploi d'opto-coupleurs qui assurent la commande flottante souhaitée (blooe de 33 à 39 ) ; La figure 2 représente le synoptique du aystème de mesure analogique / numérique du distancemètre , comprenant le circuit de verrouillage de phase(14)dont la fréquence propre de relaxation est utilisée comme "fréquence de travail". à l'émiesion comme à la réception. Le déclenchement du processus de mesure est provoque ma -nuellement par le commutateur (12) et représenté pur une inter -section "touche" sur le schéma de bloos de la flgure (1) Le bloc (15) de la figure (2) est un translateur de niveau commandé par une porte trigger de Sohmidt à plusieurs entrées de validation autorisant , sur sollicitation manuelle , le passage d'une dizaine de périodes b la fréquence de résonnante du transducteur émetteur (7) Le bloo(16) représente le système de traitement des signaux logiques permettant d'initialiser tout le système de commande Le bloo (18) contient une bascule J.K.,qui est initialisée au départ du processus par son entrée reset à to et à t+l t par une impulsion à son entrée horloge, permettant la génération d'un niveau haut on sortie "Q" .Ce créneau permet de commander l'inorémentation des compteurs décades mémoires de la figure (3) par ouverture de la porte (11), ainsi que le verrouillage de ces mêmes compteurs et celui de la commande (9) du séquenceur (10) La largeur du créneau est déterminée par le retour initial de repos de la bascule J.K (7) à t+3 , par une impulsion d'identification de la fréquence incidente de retour d'écho reçue par le transducteur récepteur (6) La figure (3) représente le schéma de bloos d'un système dont la fonction essentielle est d'assurer le comptage en base dix provenant de losillateur programmable (8) de la figure (2) et la conversion des données à l'entrée a. l'unité arithmétique et logique par l'inter médiaire de son système de commande associé (25) . La chàine de comptage est constituée de quatre compteurs décimaux dont le contenu peût Outre validé . Ces compteurs se comporteront en tant que générateurs d'états par le biais de cette validation et oonstitueront de ce fait une mémoire d'accès temporaire Le contenu de ces mémoires temporaires est transféré par l'interface opto-électronique dans un ordre bien préois à l'unité arithmétique par le séquenoeur dont l'aiguillage des données est assuré par une matrice à diodes (bloce de 26 à 32) Naturellement l'invehticn n'est pas limitée aux exemples de r6a- libation décrits ,mais elle concerne également d'autres possibilités d'application qui sont faciles à concevoir pour l'homme de l'art ,telle que l'utilisation du prooédé auivant l'invention conoernant plus partioulièrement l'entrée des données en calculatrioe sous la forme numériques L'intention oouvre également notamment de formes de réalisation oh le système du distanoemètre et l'unité arithmétique et logique seraient intégrées sous la forme d'un circuit monolithique,telle,que les puces au silicium ou autres substrats, telles, les circuits hybrides . Comme il va de soi et comme il en résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède , l'invontion ne ne se limite nullement à celui de ses mode. d'application, non plus qu'à oeux des modes de réalisation de ses di verses parties , ayant été plus particulièrement envisagés ; elle on embrasse, au contraire , toutes les variant . REVENDICATIONS 1) Appareil de mesure des espaces , caractérisé en ce qu'il comprend un système de mesure des distances (5) qui fournit mes données b une calculatrice munie d'un affichage numérique (1) , un système interface (4) et un dispositif permettant le choix de l'unité de longueur, ( inclus au bloc 8 ) , figure 2 2) Appareil de mesure des espaces , selon la revendication 1 oaraotérisé en ce qu'il se compose d'un émetteur (7) et d'un récep- tour (6) à ultra-eong tous deux reliés & un circuit à verrouillage do phase qui valide, le signal reçu que dans la mesure où ce dernier est strictement identique à celui émis A permettant la mesure dos distances en fonction du temps de propagation dos ondes ultra-sonores 3) Appareil do mesure s selon les revendications 1 et 2 g caractérisé en oe que le système d'interface (4) opére en dérivation au clavier de commande manuelle (3) au transfert des informations numériques t du système de mesure des distances (5) à la caloulatrice(2). 4) Appareil de mesure s selon les revendications 1w2 et 3 , en ce qu'il colporte un dispositif do choix de l'unité do longueur s assurée par un osoillateur programmable (8) dont la fréquence est firée avant la mesure , on relation avec l'unité choisie 5) Appareil de mesure , selon les revendications 1,2,3 et 4 caractérimé on ce qu'il comporte un osoillateur programmable (8) muni d'une commande automatique de fréquence s fonction de la variation des paramètres du milieu de propagation influent sur la célérité de l'onde ultra-sonores 6) Appareil do mesure , selon les revendications 1,2,3,4 et 3 caractérisé on ce qu'il comporte un dispositif (23) indiquant une mesure de distance érronée w par le dépassement de sa capacité de comptage 7) Appareil de mesure , selon les revendications 1,2,3,4,5 et 69 caractérisé on ce qu'il comprend un dispositif pour effectuer la mesure d'une façon répétitive ( blocs 9 et 10 )