Brevet FR2588087A1 — publié le 19870403

Module d'enregistrement de grandeurs mesurees sous forme analogique La présente invention concerne un module d'enregistrement en valeur absolue ou vis-à-vis d'un seuil de grandeurs traduites par une valeur analogique d'une grandeur électrique, comprenant un circuit électronique d'acquisition des valeurs de la grandeur électrique, muni de bornes de raccordement à un circuit de mesure de la grandeur. On a déjà enregistré les variations de grandeurs électriques, ou de grandeurs physiques se traduisant dans un circuit de mesure par des grandeurs électriques, à l'aide d'enregistreurs sur papier ou magnétiques, d'enregistreur statiques, ou à l'aide de centrales de mesure alimentées par un réseau industriel ou par la source d'énergie électrique du circuit même dans lequel on veut enregistrer la grandeur. Les enregistreurs sur papier, magnétiques ou statiques ont des possibilités limitées. Les centrales sont encombrantes, doivent être surveillées en permanence par du personnel, ne peuvent être fixées à demeure sur un appareillage dont on voudrait contrôler le fonctionnement sur une longue durée, et ne peuvent être alimentées qu'en basse tension. La présente invention a pour but de procurer un module d'enregistrement peu encombrant, que l'on puisse fixer sur l'appareillage dont le fonctionnement est à contrôler pendant une durée éventuellement longue et sans surveillance, et ne nécessitant pas d'appareillage auxiliaire d'abaissement de tension. Le module d'enregistrement selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un boitier de dimensions suffisamment faibles pour pouvoir être maintenu fixé sur un appareillage dans lequel on veut enregistrer les variations de la grandeur, et en ce que le circuit électronique comporte en outre une source autonome d'énergie électrique, un microprocesseur, une mémoire de stockage des informations non effaçable par déconnection de l'appareillage à contrôler, et des moyens de raccordement à un calculateur d'enregistrement des informations emmagasinées dans le circuit électronique du boîtier. I1 répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - I1 comporte en outre une horloge en temps réel. - Son circuit électronique comporte en outre une mémoire morte effaçable électriquement de programmation du mode d'enregistrement. - Il comporte en outre un filtre passe-bas qui élimine les composantes du signal d'entrée de fréquence supérieure à un certain seuil (fréquence de coupure). - Il comporte un comparateur d'entrée basculant chaque fois que la grandeur mesurée dépasse un seuil programmé. Il est décrit ci-après à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un module d'enregistrement d'une variable électrique, telle que la valeur efficace de l'intensité du courant dans un moteur de traction ferroviaire. La figure 1 représente schématiquement le module en essai sur le site de mesure, connecté à l'appareillage électrique dont on veut contrôler le fonctionnement. La figure 2 représente schématiquement le module connecté à un calculateur pour le transfert dans celui-ci des informations emmagasinées. La figure 3 représente plus en détail les circuits électroniques du module. La figure 4 représente les circuits électroniques d'un module qui n'enregistre pas une grandeur en valeur absolue, mais seulement les surtensions aux bornes d'un organe ou d'un circuit par rapport à un seuil. Dans la figure 1, le module d'enregistrement 1 comporte des bornes d'acquisition de données 2 et des bornes 3 de restitution de ces données à un calculateur. En période d'acquisition des données, les bornes 2 du module sont reliées par des conducteurs 4 aux bornes 5 et 6 d'un appareil électrique 7 dans lequel on veut enregistrer la variation au cours du temps d'une grandeur. Dans la figure 2, le module 2 est en période de restitution de données. Ses bornes de restitution 3 sont reliées par des conducteurs 8 à un calculateur 9 qui reçoit et traite ces données. Dans la figure 3, le module comprend un filtre passe-bas d'entrée 11, à capacité commutée par un générateur 11A (l'intérêt d'un tel filtre réside dans le fait que l'on peut programmer sa fréquence de coupure), relié à un convertisseur analogique-digital 16. Il comporte également - un microprocesseur simple 12, par exemple à 8 bits, - une horloge en temps réel 13 destinée à dater les échantillons de données retenus, - une mémoire vive 14, destinée à stocker les échantillons de données, de taille pouvant aller de 64 à 8000 octets ou plus, - une mémoire morte effaçable électriquement 15, pour stocker le programme d'enregistrement, - un circuit interface 17, permettant d'assurer les liaisons avec un calculateur 9, afin de permettre la relecture de la mémoire vive, la programmation de la mémoire morte et la mise à l'heure de l'horloge, et comportant une liaison série 18 et des fils de contrôle 19, - une pile ou batterie d'alimentation en énergie électrique 20, accompagnée d'un circuit de surveillance de sa charge 21, reliée par la liaison 22 au microprocesseur 12. La batterie est naturellement munie de bornes permettant sa recharge. Le module de la figure 4 est analogue à celui de la figure 3, mais du fait qu'il n'est destiné qu'à enregistrer des surtensions par rapport à un seuil, par exemple les surtensions aux bornes d'un semi-conducteur de puissance, il ne comporte pas de filtre d'entrée, et le convertisseur analogique-numérique est remplacé par un comparateur 23, qui bascule chaque fois que la tension à l'entrée devient supérieure à une tension de référence programmée dans la mémoire morte et appliquée au comparateur à partir d'un générateur de tension programmable 24. On peut éventuellement supprimer l'horloge et/ou le convertisseur analogique-numérique, en confiant leurs fonctions au microprocesseur (avec un convertisseur numérique-analogique), mais au détriment des performances du module. On peut évidemment remplacer le filtre à capacité commutée par un filtre classique non programmable. On peut aussi supprimer la mémoire morte effaçable et charger le programme de fonctionnement dans une partie de la mémoire vive. Mais il faut toujours conserver un minimum de programme pour le chargement. Toutes les fonctions énumérées ci-dessus peuvent être intégrées dans un volume réduit grâce aux nouvelles techniques utilisées dans la fabrication des circuits hybrides ou des circuits personnalisés, qui permettent de réunir dans une "puce" des fonctions de plus en plus complexes. On utilisera de préférence des technologies assurant de faibles consommations d'énergie électrique, telles que celle des MOS complémentaires. Il est donné ci-après un exemple de fonctionnement d'un module selon la figure 3. On a choisi lors de la programmation du module un intervalle Dta de temps d'acquisition des données, dans une plage pouvant s'étendre de 50 millisecondes à plusieurs secondes. Tous les intervalles de temps Dta, le module effectue le cycle suivant : - acquisition de la mesure E (filtrée) - calcul de la date (moment de l'acquisition) - comparaison de la mesure E à l'enregistrement antérieur Em - si |E-Em I est supérieur à un intervalle défini à priori De (programmable), enregistrement dans la mémoire vive de E ainsi que de la date. Plus De est petit et plus fin sera l'enregistrement, mais plus vite se remplira la mémoire. De même, plus Dta est petit et plus fin sera l'enregistrement, mais plus vite se déchargeront la pile ou la batterie d'alimentation. On peut sans difficulté assortir l'enregistrement de certaines conditions, par exemple, n'enregistrer que si le signal est supérieur à un certain seuil, ou uniquement à certaines heures, etc...... Les avantages du module selon l'invention par rapport aux dispositifs d'enregistrement connus apparaissent tant lors de l'enregis- trement sur le site de mesure que lors de l'analyse des résultats à poste fixe. Lors de l'enregistrement sur le site, on bénéficie de l'autonomie, de la légèreté et de la souplesse d'emploi du module. Le nombre de mesures possibles peut être très élevé. Le module ne perturbe pas le circuit sur lequel on effectue la mesure. Il peut s'installer en différents points distants ou peu accessibles, éventuellement en milieu dangereux. Il peut effectuer des mesures sur un appareillage embarqué pendant de longues durées sans surveillance, même en service commercial, comme par exemple à bord de véhicules routiers ferroviaires, d'avions ou d'engins spatiaux. Il peut effectuer des relevés sur des circuits à haute tension, son alimentation étant indépendante. Lors de l'analyse des résultats à poste fixe, on dispose de toute la puissance d'un centre de calculs. En particulier, pour la présentation des résultats, on peut disposer d'une bibliothèque de programmes étendue. A titre d'exemple d'application, on peut suivre la valeur efficace du courant d'un moteur électrique pour différents temps d'intégration tout au long d'une journée d'exploitation. Un tel module peut être attaché à un atelier central qui exploiterait les données fournies par un certain nombre de modules. Lors de la programmation du module, on peut insérer dans sa mémoire un mot codé renvoyant à des données stockées à l'atelier : date, type du module, son numéro, nom et adresse de l'intéressé par l'exploitation des données, numéro d'essai, etc... En fin d'essai, le calculateur branché sur le module peut accéder sans intervention humaine à tous les éléments nécessaires, du moins pour les enregistrements de type habituel. On peut également réaliser des modules à deux ou plusieurs entrées, la seconde entrée ou l'une d'elles pouvant être également une entrée analogique, ou bien une entrée logique de synchronisation. Lorsque l'on enregistre seulement les dépassements d'une grandeur par rapport à un seuil, on peut en branchant plusieurs modules, programmés à des seuils différents, sur le même organe ou circuit, recueillir des renseignements fiables, car redondants, permettant de cerner les niveaux des dépassements intervenus. Lorsque l'on enregistre les surtensions aux bornes d'un semi-conducteur de puissance, le module n'est pas branché directement sur le semi-conducteur, mais à travers un pont atténuateur résistif. On peut brancher plusieurs modules sur un même pont. On peut enfin éventuellement se dispenser d'un branchement physique entre le module et le calculateur d'exploitation de ses données lors du prélèvement de celles-ci, en assurant leurs liaisons par ondes hertziennes. REVENDICATIONS 1/ Module d'enregistrement, en valeur absolue ou vis-à-vis d'un seuil, d'une grandeur traduite par une valeur analogique d'une grandeur électrique, comprenant un circuit électronique d'acquisition des valeurs de la grandeur électrique, muni de bornes de raccordement à un circuit de mesure de la grandeur, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (1) de dimensions suffisamment faibles pour pouvoir être maintenu fixé sur un appareillage dans lequel on veut enregistrer les variations de la grandeur, et en ce que le circuit électronique comporte en outre une source autonome d'énergie électrique (20), un microprocesseur (12), une mémoire (14) de stockage des informations non effaçable par déconnection de l'appareillage à contrôler, et des moyens (3) de raccordement à un calculateur d'enregistrement des informations emmagasinées dans le circuit électronique du boîtier. 2/ Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une horloge en temps réel (13). 3/ Module selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que son circuit électronique comporte en outre une mémoire morte effaçable électriquement (15) de programmation du mode d'enregistrement. 4/ Module selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un filtre passe-bas (11) qui élimine les composantes du signal d'entrée de fréquence supérieure à un certain seuil. 5/ Module selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur d'entrée (23, fig.4) basculant chaque fois que la grandeur mesurée dépasse un seuil programmé.