Brevet FR2591830A1 — publié le 19870619

La présente invention a pour objet un circuit pour le traitement numérique de séries d'impulsions à phases multiples d'un générateur d'impulsions, notamment de générateurs incrémentiels, de disques de codage angulaires ou similaires, comportant un compteur pour le comptage positif appelé dans la technique comptage et comptage à rebours appelé décomptage des suites d'impulsions à phases multiples, un circuit de préparation d'impulsions étant éventuellement raccordé en amont du compteur. Pour enregistrer l'angle de rotation d'axes tournants, on a recours à des générateurs d'impulsions tels que des générateurs incrémentiels, des disques de codage angulaires, etc. qui sont couplés le plus souvent directement à l'arbre d'un moteur d'entraînement. Le mouvement de rotation du moteur peut être converti en un mouvement linéaire, par exemple au moyen de la combinaison d'une broche filetée et d'un écrou, d'un barbotin et d'une chaîne, d'une roue et d'un câble ou d'une roue dentée et d'une crémaillère, ce qui permet de mesurer indirectement une longueur ou un parcours sous une forme numérique. Dans la plupart des cas, il est prévu un démultiplicateur à roues dentées entre les éléments cités et le moteur d'entraînement.Les suites d'impulsions à phases multiples fournies par le générateur d'impulsions doivent être converties en un nombre naturel en tenant compte de la .démultiplication mécanique qui dans la mesure du possible doit etre proportionnelle à la longueur ou au parcours à déterminer. En d'autres termes, le nombre d'impulsions par tour fournies par le générateur d'impulsions, soit par exemple 1024, devrait, dans un cas idéal, correspondre à une longueur par exemple de 1024 mm. Ce cas idéal ne peut toutefois pas être atteint dans la pratique puisque, si l'on utilise des roues dentées, le facteur 1r , déterminé par le module ou la division de la roue dentée, se retrouve dans le résultat de la conversion.Le comptage et l'exploitation des impulsions devant s'effectuer en temps réel, il est impossible de recourir à un calculateur pour éliminer le facteur Fr le temps de calcul étant trop long. On a également tenté de disposer un engrenage entre l'arbre du moteur d'entraînement et l'arbre du générateur d'impulsions afin d'éliminer le facteur sur . Cette solution n'est pas non plus satisfaisante car le jeu de l'engrenage réduit la précision, la masse supplémentaire accroit le couple d'inertie et finalement on ne peut obtenir qu'une approximation. L'emploi de diviseurs de fréquence à bascules est impossible car ceux-ci ne permettent d'obtenir qu'un rapport de démultiplication entier. La présente invention a pour but de réaliser un circuit pour le traitement de suites d'impulsions à phases multiples fournies par le générateur d'impulsions de telle sorte que les suites d'impulsions envoyées au compteur soient démultipliées aveC la plus grande précision possible, afin de représenter un nombre naturel correspondant à la longueur à mesurer, conformément au rapport de démultiplication de l'engrenage ou au module de la roue dentée engrenant dans une crémaillère. Ce but est atteint avec un circuit du type précité en ce qu'à l'entrée du compteur est raccordée la sortie d'un convertisseur d'impulsions dont l'entrée est reliée à la sortie du générateur d'impulsions ou du circuit de préparation d'impulsions éventuel, le convertisseur d'impulsions laissant sortir certaines impulsions parmi celles envoyées, ou avançant ou retardant les flancs de ces impulsions selon le sens de comptage, de manière que le convertisseur d'impulsions démultiplie les impulsions envoyées selon un rapport de démultiplication autre qu'un nombre entier. Diverses autres caractéristicues de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaille c-~i suit. Deux modes de réalisation de l'invention sont représentés à titre d'exemple non limitatif aux des..s annexés. La figure 1 est un schéira fonctionnel du circuit suivant l'invention; La figure 2 est un schéma fonctionnel d'un premier mode de réalisation d'un convertisseur d'impulsions selon l'invention; La figure 3 est un schéma fonctionnel d'un deuxième mode de réalisation d'un convertisseur d'impulsions suivant l'invention; La figure Ç est un circuit logique et différen- ciateur utilisé par exemple selon la figure 2; La figure 5 est un circuit logique et différenciateur utilise par exemple selon la figure 3; Les figures 6A à 6H sont des diagrammes de courbes illustrant les circuits des figures 2 et 4, Les figures 7A à 71 sont des diagrammes de courbes illustrant les circuits des figures 3 et 5, et La figure 8 est un diagramme d'erreur. A la figure 1, la référence 1 désigne un générateur d'impulsions, par exemple un générateur incrémentiel fournissant des suites d'impulsions déphasées de got, sous la forme de bits. Le générateur d'impulsions 1 est directerent relié à l'arbre primaire d'un moteur 2 oi2i par l'intermédiaire d'un engrenage 4 entraine une rcce dentée 5 oui engrène dans une cremaillere .Les impulsions du générateur d'impulsions 1 sont acheminées le cas échéant vers un circuit de préparation d'inpulsions 6 dans leouel l'amplitude, la forme des courbes, etc. des impulsions sont modifiées de la façon souhaitée. Les impulsions l' 2 fournies par le circuit de préparation d'impulsions sont envoyées vers un convertisseur d'impulsions 7 qui délivre certaines impulsions ou décale les flancs des impulsions des suites d'impulsions, comme expliqué plus bas. Les impulsions '1 '2 ainsi démultipliées vont de la sortie du convertisseur d'impulsions 7 à un compteur 8 dans lequel s'effectue un comptage et un décomptage suivant le sens de rotation du générateur incrémentiel 1. La figure 2 montre un premier exemple de réalisation d'un convertisseur d'impulsions 7. Les impulsions 01,0 2 éventuellement préparées sont. envoyées à un circuit logique et différenciateur 9 qui, pour des flancs prédéterminés des impulsions 1 02, produit des impulsions différenciées, positives qui sont envoyées aux entrées positives/d rebours V,R d'un compteur/décompteur 10. La sortie du compteur 10 est reliée par une ligne multiple 11 aux entrées d'adresses d'une mémoire 12 à valeur fixe qui est une mémoire E-PRON. Les données mémorisées sous les différentes adresses sont utilisées d'une part pour commander un circuit de porte 13 par une ligne de commandes 14, et d'autre part pour certaines adresses, renvoyées au compteur/décompteur 10 par une ligne multiple 15, afin de remettre à "zéro" le compteur lorsqu'une valeur maximale définie est atteinte, ou de le placer sur la valeur de comptage maximale lorsque la valeur "zéro" est atteinte, l'entrée de chargement L du compteur 10 étant en même temps commandée par une ligne de commande 16. Le circuit de porte 13 reçoit les impulsions 01, 02, qui passent ou non sous la forme d'impulsions birr 0/2', suivant les données figurant à l'adresse considérée de la mémoire 12, comme expliqué plus bas, en référence aux figures 2, 4 et 6A à 6H. Le circuit logique et différenciateur de la figure 4 a pour fonction de produire une impulsion par exemple positive, différenciée pour les flancs positifs et négatifs de l'impulsion Bi, et ce en fonction- de la succession des phases, c'est-à-dire du sens de rotation du générateur incrémentiel 1. Si les impulsions SS1 précèdent les impulsions )K2, ceci correspond au sens positif et une sortie ne délivre que des impulsions différenciées, positives ZV (figures 6A à 6C). De même, lorsque le sens de rotation du générateur incrémentiel 1 est inversé, l'autre sortie ne délivre que des impulsions ZR différenciées, positives (figure 6D).A cet effet, le circuit logique et différenciateur 9 comporte deux opérateurs ET 17, 18 avec sortie V et R, l'impulsion ss2 étant dans chaque cas envoyée vers une entrée des opérateurs T 17, 18 par un inverseur 19, tandis qu'à l'autre entrée de l'opérateur ET 17 est envoyée une impulsion Jai, acheminée par un tampon 20 et un différenciateur 21t cette impulsion /1 est également envoyée par l'intermédiaire d'un inverseur 22 et d'un différenciateur 23 à l'autre entrée de l'opérateur ET 18. Par exemple, dans les diagrammes des figures 6A à 6H correspondant à la figure 2, X désigne l'emplacement du changement de sens de rotation, ou le passage du comptage au décomptage. Dans l'exemple représenté, ce passage s'effectue après la cinquième impulsion ZV. La position du compteur représentée à la figure 6E change de même. Lorsque le compteur indique "3" un "zéro" logique est enregistré sous l'adresse correspondante de la mémoire 12, ce "zéro" bloquant sous forme de signal de porte S, le circuit de porte 13 par la ligne de commande 14, de sorte que les impulsions 01, 02 ne sortent pas sous la forme d'impulsions 01', 2' pendant la durée de la position 3 du compteur (figures 6E à 6H). En d'autres termes, seulement quatre impulsions 01', i2' passent dans le résultat au lieu de cinq impulsions 01, 02.De même, pour les adresses- supérieures de la mémoire 12, des "zéros" logiques sont également mémorisés, ce qui fait que l'on obtient un rapport de démultiplication souhaitée. S'il est requis par exemple un rapport de démultiplication de 1250/1197 (c'est-à-dire que sur 1250 impulsions, 1197 seulement doivent passer), une mémorisation des "zéros" logiques se produit tout d'abord pour la position de compteurs "12" puis toutes les 24 impulsions. I1 en résulte le diagramme d'erreur représenté à la figure 8 selon la courbe a, en fonction de la position N du compteur avec passages de zéros pour les positions "12" et "36", etc., pour lesquelles la sortie des impulsions a lieu. Dans le deuxième mode de réalisation d'un convertisseur d'impulsions 7H selon la figure 3, les impulsions y1 2 éventuellement préparées sont envoyées à un circuit logique et différenciateur 9' qui produit, pour des flancs déterminés des impulsions l' ss2 produit des impulsions différenciées positives, qui sont envoyées aux entrées V, R du compteur/décompteur 10, comme pour la figure 2. Le compteur 10 est à nouveau relié à la mémoire 12 par des lignes multiples 11, 15 et par une ligne de commande 16. La coopération du compteur 10 et de la mémoire 12 s'effectue comme dans l'exemple de la figure 2. Les données enregistrées sous les différentes adresses contiennent toutefois des informations supplémentaires permettant la génération d'impulsions l" ss2 démultipliées qui peuvent être lues directement dans la mémoire 12. Le circuit logique et différenciateur 9' selon la figure 5 a pour objet de produire une impulsion différenciée, positive, pour chaque flanc des impulsions et et 2 et ce, également en fonction de la succession des phases1 c'est-à-dire du sens de rotation du générateur incrémentiel 1. Dans le cas représenté d'un système à deux phases, il est donc produit quatre impulsions différenciées, positives à l'intérieur d'une période T (figures 7A, 7C). Si les impulsions 1 précèdent les impul-sions 2 ceci correspond au sens positif de comptage et seules sont délivrées des impulsions différenciées, positives ZV à l'une des sorties (figures 7A à 7C).De même, lorsque le sens de rotation du générateur incrémentiel 1 est inversé, seules des impulsions ZR différenciées positives sont délivrées à l'autre sortié (figure 7D). Pour produire les quatre impulsions ZV ZR positives, différencées par période T, le circuit logique et différentiel 9' comporte à la sortie deux opérateurs OU 24, 25, les quatre entrées des opérateurs OU 24, 25 étant reliées chacune à la sortie de chacun des quatre opérateurs ET 26 à 29 ou 30 à 33. Les impulsions 01, 02 sont acheminées par une mémoire 34, 35 et chacune par un inverseur 36, 37 jusqu'aux entrées correspondantes des opérateurs ET 26 à 29 ou 30 à 33. La sortie du tampon 34 est reliée à une entrée des opérateurs ET 27 et 33, ainsi que par des différenciateurs 38 et 39 à une entrée des opérateurs ET 26 et 30. La sortie de l'inverseur 36 est reliée par une entrée des opérateurs ET 29 et 31, ainsi que par des différenciateurs 40 et 41 à une entrée des opérateurs ET 28 et 32. La sortie de la mémoire 35 est reliée à l'autre entrée des opérateurs ET 28 et 30, ainsi que par des différenciateurs 42 et 43 à l'autre entrée des opérateurs ET 27 et 31. La sortie de l'inverseur 37 est reliée à l'autre entrée des opérateurs ET 26 et 32, ainsi que par des différenciateurs 44 et 45 à l'autre entrée des opérateurs ET 29 et 33. Par exemple dans les diagrammes des figures 7A à 7J correspondant à la figure 3, X désigne l'emplacement du changement de sens de rotation, ou le passage du comptage au décomptage. Dans l'exemple représenté, ce passage se produit après la dix-septième impulsion ZV. De même,. la position du compteur représentée à la figure 7E change.Les impulsions 01' et 02' démultipliées représentées aux figures 7F et 7G, représentent une première possibilité de décalage de leurs flancs par rapport aux impulsions /1 et i2 des figures 7A et 7B. Le décalage des flancs peut se produire dans chaque cas au moment de l'apparition des impulsions différenciées ZV ou ZR, c'est-à-dire pour T/4, T/2, 3T/4. Dans l'exemple représenté, un décalage de T/4 du flanc de l'impulsion Pour des rapports de démultiplication plus importants, par exemple de 1665/1000, il convient de décaler les flancs des impulsions 2' selon une deuxième variante correspondant aux figures 7H et 7J, qui permet d'élargir ou d'allonger les largeurs d'impulsions et les pauses entre deux impulsions 01', 02' indépendamment les unes des autres. Cet allongement peut à nouveau se répéter à des intervalles déterminés. L'erreur apparaissant pour les deux variantes selon les figures 7F, 7G et 7H, 7J est représentée en lignes pointillées à la figure 7 sous la forme de la courbe b, l'erreur maximale de la courbe b étant inférieure du facteur quatre à celle de la courbe a. La programmation de la mémoire 12, ou le choix des emplacements où l'on doit procéder à un allongement, est faite avantageusement de manière que les impulsions # Jd2' résultantes apparaissent aussi près que possible des emplacements qui résulteraient d'une démultiplication idéale. REVENDICATIONS 1. Circuit pour le traitement numérique de séries d'impulsions à phases multiples d'un générateur d'impulsions (1), notamment de générateurs incrémentiels, de disques de codage angulaires ou similaires, comportant un compteur (8) pour le comptage et le décomptage des suites d'impulsions à phases multiples, un circuit de préparation d'impulsions (6) étant éventuellement raccordé en amont du compteur, caractérisé en ce qu'à l'entrée du compteur (8) est raccordée la sortie d'un convertisseur d'impulsions (7) dont l'entrée est reliée à la sortie du générateur d'impulsions (1) ou du circuit de préparation d'impulsions (6) éventuel, le convertisseur d'impulsions (7) laissant sortir certaines impulsions parmi celles envoyées (lr 2) Ou avançant ou retardant les flancs de ces impulsions selon le sens de comptage, de manière que le convertisseur d'impulsions (7) démultiplie les impulsions envoyées selon un rapport de démultiplication autre qu'un nombre entier. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du générateur d'impulsions (1) ou de l'éventuel circuit de préparation d'impulsions (6) est reliée à l'entrée d'un circuit logique et différenciateur (9) pour la différenciation au choix des flancs des impulsions envoyées 1 ), en ce que la sortie du circuit logique et différenciateur (9) est reliée à l'entrée d'un compteur/décompteur (10) dont la sortie de comptage est reliée par une ligne multiple (11) à l'entrée d'adresse d'une mémoire (12) dont la sortie de données est raccordée par une ligne de commande (14) à l'entrée de commande d'un circuit de porte (13) à l'entrée duquel sont envoyées les séries d'impulsions à phases multiples (8/1, 2) ce qui fait qu'à la sortie du circuit de porte (13) apparaissent les impulsions démultipliées (01, 02) (figure 2). 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie du générateur d'impulsions (1) ou de l'éventuel circuit de préparation d'impulsions (6) est reliée à l'entrée d'un circuit logique et différenciateur (9') pour la différenciation au choix des flancs des impulsions envoyées (01, 02), en ce que la sortie du circuit logique et différenciateur (9) est reliée à l'entrée d'un compteur/décompteur (10) dont la sortie de comptage est reliée par une ligne multiple (11) à l'adresse d'une mémoire (12) à la sortie de données duquel apparaissent les impulsions dEmultipliées ( '1 '2) dont les flancs d'impulsions sont décalés par -rapport aux impulsions (01, 02) (figure 3). 4. Circuit selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une sortie de données de la mémoire (12) est raccordée par une ligne multiple (15) à l'entrée de chargement des données du compteur/décompteur (10) et en ce qu'une sortie de données de la mémoire (12) est raccordée par une ligne de commande (16) à l'entrée de chargement (L) du compteur/décompteur (10).