Brevet FR2604517A1 — publié le 19880401

AGENCEMENT POUR DETERMINER UNE VALEUR MOYENNE La présente invention concerne un agencement pour déterminer la valeur moyenne d'une grandeur variable mesurée (12.1) dépendante, au moyen d'une grandeur variable mesurée (12.2) indépendante, qui les détecte chacune au moyen d'un appareil de mesure intégrateur (14.1, respectivement 14.2) et en forme le quotient dans un diviseur (25). On a touJours besoin de tels agencements en technique de mesure, lorsqu'on s'intéresse à la valeur moyenne en tant que quotient d'une variable dépendante et d'une variable indépendante, comme par exemple l'usure d'outillage de production en fonction de la production d'une installation de fabrication, ou une vitesse moyenne en tant que quotient de la distance parcourue et de la durée écoulée. Lorsque, dans de tels cas, on doit déterminer, à partir de deux grandeurs mesurées, une troisième grandeur en rapport en formant leur quotient, il faut rechercher la sensibilité de mesure la plus élevée possible, pour pouvoir obtenir, déjà avec de faibles valeurs des variables indépendantes, des précisions suffisantes, donc des résultats de valeur moyenne utilisables. D'autre part, au delà de la variable indépendante plus importante, la variable dépendante s'accumule à une valeur mesurée si grande que des montages de traitement analogiques peuvent quitter le domaine des caractéristiques non- linaires pour passer à la saturation, tandis que des traitements numériques de l'information aboutissent à des valeurs numériques si élevées qu'elles ne peuvent souvent plus être manipulées Judicieusement avec des circuits techniques simples, du fait que, par exemple, les opérations de calcul numériques prennent trop de temps. Il en est en particulier ainsi lorsque, sur la durée de vie totale d'une machine (par exemple, d'un véhicule automobile>, on doit observer ou afficher l'usure moyenne des organes de fonctionnement. Compte tenu de ces données, l'invention a pour objet de réaliser un agencement du type indiqué, qui fournisse, déjà sur de très courts intervalles de variations des variables indépendantes, un résultat de valeur moyenne de bonne précision, et qui, malgré la forte résolution de mesure nécessaire pour cela, ne provoque pas, méme après de longs intervalles des variables indépendantes, de perte d'information due à des phénomènes de saturation; donc qui permette de déceler, sur des intervalles extrêmement étendus des variables indépendantes pour des variations d'une variable, des influences seulement faibles sur le quotient dans la valeur moyenne. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, on monte en aval de chaque appareil de mesure une mémoire totalisatrice devant recevoir périodiquement la valeur mesurée avec retour de l'appareil de mesure dans une position initiale, et à chacune des mémoires totalisatrices correspond un étage réducteur qui réduit d'un facteur le résultat de mesure totalisé, en cas de dépassement de capacité de l'une des mémoires avec réinscription de la valeur de mesure réduite dans la mémoire totalisatrice correspondante au lieu du résultat de mesure antérieur, ayant entraîné le dépassement de capacité, le facteur de réduction dans les étages réducteurs étant accru à chaque dépassement de capacité de mémoire. La solution présente donc en quelque sorte une sensibilité réduite de formation du quotient de façon quasi-continue avec l'augmentation incrémentielle des variables indépendantes. La valeur moyenne se présentant sous la forme d'un quotient ne voit cependant pas sa précision amoindrie lorsque, dans le cas o l'une des variables augmente au-delà d'une valeur-limite déterminée par la technique des circuits, le dividende accumulé et le diviseur accumulé pour la formation du quotient diminuent tous deux d'un facteur commun, que l'on applique alors ultérieurement également en tant que diviseur à l'extraction de la valeur mesurée. La division de la valeur mesurée effective par ce - facteur n'est pas essentielle, non plus, dans une réalisation numérique des circuits, du fait qu'il suffit de tenir comte de la fraction entière du quotient des valeurs mesurées et qu'on peut éviter des erreurs d'arrondissement en réintroduisant la fraction subsitant après la division dans l'appareil de mesure compteur; en ne la perdant donc pas lors de l'extraction de la valeur mesurée. Dans le cas d'une réalisation numérique des circuits, la division des valeurs mesurées effectives est effetuée, de façon appropriée, par un montage diviseur auquel le diviseur est transmis à partir d'un compteur, de sorte qu'aucune erreur d'arrondissement ne peut fausser la valeur mesurée effective. Par contre, les variables accumulées codées sous forme binaire peuvent être réduites de façon appropriée simplement par décalage du contenu de registres à décalages, du fait que le diviseur pour la réduction des valeurs mesurées effectives et accumulées peut être choisi librement. Lorsque la détermination exacte de la valeur moyenne intéresse moins que l'influence de l'évolution récente des valeurs mesurées par rapport à l'évolution antérieure, il suffit d'augmenter le diviseur pour la valeur mesurée effective moins fortement que le diviseur pour les variables accumulées. Lorsque le diviseur pour la valeur mesurée effective n'est plus entraîné, l'agencement selon l'invention peut être utilisé pratiquement sur un intervalle de variation illimité des variables indépendantes, du fait qu'il ne peut se présenter de dépassement de capacité de registre lorsque la division des variables accumulées a lieu par décalage d'emplacements de registre de l'information codée sous forme binaire. D'autres variantes, développements, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre de deux exemples de réalisation préférés, représentés selon la technique des circuits sur le dessin annexé très schématique et réduit à l'essentiel, dont: la figure 1 représente un agencement de détermination de valeur moyenne en technique analogique de traitement des signaux, et la figure 2 représente un agencement correspondant, en technique numérique de traitements de signaux. La représentation par blocs de la figure 1 représente des canaux de traitement de signaux 11.1 et 11.2, respectivement pour une grandeur mesurée dépendante et une grandeur mesurée indépendante 12.1, 12.2, dans le sens des exemples de variables précitées, qui sont détectées au moyen de détecteurs 13.1, 13.2. Les appareils de mesure intégrateur 14.1 et 14.2, montés en aval des détecteurs 13 sont représentés chacun schématiquement sous la forme d'un amplificateur opérationnel 15 à contre-réaction capacitive 16 à la suite de la résistance d'entrée 17. Pour des raisons de clarté des figures on n'a pas représenté sur le dessin des organes de retenue d'échantillonnage pour recevoir ou transférer des informations avec découplage côté entrée et respectivement côté sortie. Si l'on effectue l'initialisation par l'intermédiaire d'un montage de commande 18, au bout d'un certain intervalle de temps de mesure, la valeur mesurée effective 19.1 ou 19.2 est appelée à la sortie de l'appareil de mesure 14.1 ou 14.2, en étant transférée, par l'intermédiaire d'un interrupteur 20.1 ou 20.2, à une mémoire totalisatrice 21.1 ou 21.2, qui peut, en principe, présenter la méme structure que les appareils de mesure 14. On peut, par suite, effacer alors les valeurs mesurées 19 en ramenant les appareils de mesure 14 dans leur position de mesure initiale, ce qu'on a représenté symboliquement sur le dessin par un interrupteur de décharge 22 pour la contre-réaction capacitive 16 de l'amplificateur 15. Lorsque ce retour de l'appareil de mesure 14 dans la position de fonctionnement se présente assez souvent, il est certain que l'amplificateur 15 ne peut passer à la saturation, donc que l'appareil de mesure 14 ne peut être saturé avec la grandeur mesurée 12. Pour un comportement de la grandeur mesurée 12 à forte fluctuation ou inconnu, on peut prévoir (comme on l'a représenté en tirets sur la figurel-1) de monter en aval de la sortie respective de chacun des appareils de mesure 14.1 et 14,2 un indicateur de valeur- limite, 23.1 ou 23.2, ceux-ci activant, par l'intermédiaire d'un circuit OU 24, le montage de commande 18 pour la réception des valeurs mesurées et le retour des appareils de mesure 14 dans la position de fonctionnement initiale, lorsque, dans l'un des canaux 11, la valeur mesurée 19 menace d'atteindre la limite de saturation. Il est intercalé, en aval des mémoires totalisatrices 21.1 et 21.2, un montage diviseur 25 qui fournit, sous la forme d'un quotient, la valeur moyenne effective 26 du résultat de mesure 27.1 totalisé pour la variable dépendante, sur le résultat de mesure totalisé 27.2 des variables indépendantes. Cette délivrance est seulement quasi continue, dans la mesure o les résultats de mesure 27 effectivement appliqués au diviseur 25 représentent seulement le total après la dernière réception de valeur mesurée, donc ne tiennent pas compte encore de la valeur mesurée 19 nouvellement accumulée en plus sur l'appareil de mesure 14. On peut ajuster le degré de cette discontinuité par l'intermédiaire du montage de commande 18, donc par l'intermédiaire de la fréquence de répétition du transfert des valeurs effectives mesurées 19 dans les mémoires totalisatrices 21. De plus, la capacité des mémoires totalisatrices 21 n'est pas illimitée. De façon correspondante aux appareils de mesure 14, on les ramène donc aussi dans leur position initiale, lorsque les indicateurs de valeurslimites 28.1 ou 28.2 réagissent, après que le résultat de mesure effectif totalisé dans chaque cas 27.1 ou 27.2 ait été transféré par l'intermédiaire d'un interrupteur, 29.1 ou 29.2, dans l'étage réducteur correspondant, 30.1 ou 30.2. Dans ceux-ci, chaque résultat de mesure 27 est réduit à une fraction de la valeur effective, et chaque mémoire 21 est réglée sur cette valeur mesurée réduite 31.1, ou 31.2, en tant que résultat de mesure 27.1/27.2 à traiter ultérieurement au moyen du diviseur 25. Ce processus de réduction est représenté, selon le schéma synoptique de principe de la figure 1, pour l'étage réducteur 30, par un amplificateur opérationnel 15 à cablage ohmique (proportionnel) 32 qui est réduit chaque fois d'un pas supplémentaire, lorsque l'un des indicateure de par l'intermédiaire d'une entrée OU 33, le montage de commande 34 pour la réduction du résultat de mesure. Pour que, malgré cette réduction du résultat de mesure 27 totalisé, la relation avec la grandeur d'entrée de la mémoire 21, donc avec la valeur mesurée 19, soit encore exacte, un étage réducteur 35.1 ou 35.2, est monté en aval de chaque appareil de mesure 14.1, 14.2. Du fait que la même réduction de valeur mesurée est effectuée dans chacun des deux canaux 11.1 et 11.2, cela est sans effet sur la valeur moyenne 26 déterminée par le diviseur 25. En principe, il est possible de ne transférer qu'une partie de chaque valeur mesurée 19, par l'intermédiaire de l'étage réducteur 35, à la mémoire totalisatrice 21 correspondante, comme on l'a indiqué sur la figure 1 par les étages diviseurs en tirets 36.1, 36.2. Le reste excédentaire 37.1, ou 37.2 est ramené dans l'appareil de mesure 14.1 ou 14.2 correspondant et il en est tenu compte lors du cycle de transfert de valeurs mesurées suivant, donc il n'est pas perdu pour la détermination de la valeur moyenne 26. Cela a pour avantage de ne pas obliger à faire fonctionner les appareils de mesure 14 à partir du zéro, et de permettre, par suite, d'éviter des domaines non-linéaires de la caractéristique. Selon la figure 2, la mise en oeuvre de la solution de l'invention du point de vue de la technique des circuits se simplifie lorsqu'elle est effectuée en technique numérique. Du fait que les montages des figures 1 et 2 se correspondent en ce qui concerne la détermination des valeurs moyennes, on choisit, dans la mesure du possible, les mêmes références numériques, de sorte que leur description détaillée n'est pas nécessaire sur la figure 2. Les détecteurs 13 fournissent, comme grandeurs mesurées 12, des impulsions qui sont additionnées (comptées) dans les appareils de mesure 14, réalisés sous la forme de compteurs binaires à plusieurs positions. Les étages réducteurs 30 sont des registres à décalage, donc des mémoires pour des chiffres binaires qui peuvent être multipliés ou divisés par la valeur DEUX simplement par décalage du contenu de mémoire vers la position de plus grand poids ou de plus faible poids (donc "vers la gauche" ou "vers la droite" dans la représentation logique classique). Dans l'intérêt d'états initiaux codés sous forme binaire définis, le montage de commande 18 met, au début du fonctionnement, les appareils de mesure 14 en position de comptage initiale ZERO par l'intermédiaire de leurs entrées de remise à zéro 38 et le registre à décalage d'un transmetteur de diviseur 45 pour l'étage réducteur 35 à la valeur UN; tandis que le montage de commande 18 met les registres à décalage des étages réducteurs 30, par l'intermédiaire de leurs entrées de mise à un 39, dans l'étage réducteur de dividences 30.1, à la valeur initiale ZERO et, dans l'étage réducteur de diviseurs 30.2, à la valeur initiale UN, donc produit à la sortie du montage diviseur 25, la valeur moyenne initiale 26 ZERO. Lors du transfert des valeurs mesurées 19 aux mémoires totalisatrices 21, il se produit, dans les étages réducteurs 35, une division numérique par le nombre fourni effectivement par la sortie de données du 2 604517 transmetteur de registres à décalage 45, en tant que diviseur. Un étage modulo 41 (qui correspond fonctionnellement dans cette mesure aux étages diviseurs 36 de la figure 1) ne fournit certes pas le résultat de la division, mais seulement la partie entière du quotient, à la mémoire totalisatrice 21 (représentée sur le dessin sous la forme d'un montage additionneur numérique), tandis que le reste excédentaire de la division est renvoyé, sous forme de reste de valeur mesurée 37, à l'entrée de données de l'appareil de mesure compteur 14, en tant que position de comptage initiale désormais (de sorte qu'il ne s'introduit pas dans le solde de chaque mémoire 21 d'erreur d'arrondissement provenant de la division numérique, du fait qu'on tient bien de nouveau compte du reste de la division lors du transfert de valeur mesurée suivant). S'il apparaît une information de dépassement de capacité sur l'une des mémoires totalisatrices numériques 21 (additionneurs) à la sortie de report 42, le montage de commande 34 est attaqué par l'intermédiaire de son entrée OU 33, pour délivrer, pour la suite du traitement des valeurs mesurées fournies 19, l'information de réduction 43. Dans le cas de la réalisation à registres à décalage des étages réducteurs 30, cela implique l'attaque de leurs entrées de décalage 4, de sorte que les contenus des registres à décalage sont décalés d'une position (suppression du chiffre de plus faible poids), ce qui correspond à une division par deux du contenu du registre. En même temps, le contenu des registres du transmetteur de diviseur 45 pour les étages réducteurs 35 est décalé d'une position, dans ce sens que les chiffres de plus faible poids parviennent dans les positions des chiffres de poids supérieur voisins, ce qui correspond à une multiplication par la même constante que dans le cas des autres registres à décalage, donc à un doublement du diviseur pour les étages réducteurs 35. Pour supprimer le dépassement de capacité dans les mémoires totalisatrices 21, il se produit donc une transcription du contenu de la mémoire totalisatrice 21 avec la valeur réduite 31, chaque fois qu'il se produit un dépassement de capacité et, ultérieurement, on ne prend plus en compte des valeurs mesurées 19 que réduites. Lorsque la capacité du transmetteur de diviseur avec le dépassement de capacité des registres à décalage est épuisé, la limite de fonctionnement régulière est atteinte. Au-delà de cette limite, le fonctionnement peut cependant se poursuivre par une méthode d'approximation de la détermination de la moyenne, le contenu maximum des registres à décalage restant désormais conservé (sous la commande d'une sortie de report 46 sur le transmetteur de diviseur 45 et d'un organe logique 45>, bien que les registres à décalage des étages réducteurs 30 continuent à progresser de façon rythmée à chaque ordre de report sous l'action de l'une des mémoires totalisatrices 21. Du fait qu'il n'y a donc plus de réduction correspondante des valeurs de mesure 19, mais que celles-ci sont ultérieurement ajoutées sans diminution, malgré la réduction du résultat de totalisation dans la mémoire 21, le quotient résultant de la valeur moyenne 26 n'est plus qu'un résultat approximatif dans lequel le développement récent des valeurs mesurées 19 intervient plus fortement que l'ancien et prend de plus en plus de poids. Il est, bien entendu, de méme pour des mesures semblables prises dans le cas de la réalisation en technique analogique de la figure 1. Ce n'est que pour des raisons de clarté qu'on a représenté sur la figure 2 trois circuits diviseurs individuels comme étages réducteurs 35 et diviseur de sortie 25. Du fait que des valeurs mesurées 19 ne sont transférées qu'à des instants discrets, on peut aussi prévoir, sous la commande des circuits 18 ou 34, un seul montage diviseur qui est intercalé cycliquement successivement en aval des mémoires totalisatrices 21.1 et 21.2 qui viennent d'être nouvellement alimentées, pour délivrer de façon discontinue des valeurs moyennes 26. En outre, la réalisation numérique des circuits de la figure 2 peut de même, dans le cadre de la présente invention, être mise en oeuvre par cablage discret de composants séparés de la technique des circuits numériques, ainsi que dans le cadre d'un traitement des valeurs mesurées commandé par programmation de mémoires ou au moyen d'un microprocesseur. 2 6 0 4517 ll REVENDICATIONS 1. Agencement pour déterminer la valeur moyenne d'une grandeur variable mesurée dépendante (12.1) au moyen d'une grandeur mesurée variable indépendante (12.2), qui les détecte chacune au moyen d'un appareil de mesure intégrateur (14.1 ou 14.2) et en forme le quotient dans un diviseur (25), caractérisé en ce qu'on monte en aval de chaque appareil de mesure (14.1, 14.2) une mémoire totalisatrice (21.1, 21.2) devant recevoir périodiquement la valeur mesurée (19.1 ou 19.2) avec remise de l'appareil de mesure (14,1, 14.2) dans une position initiale, et en ce qu' à chacune des mémoires totalisatrices (21.1 et 21.2) correspond un étage réducteur (30.1 ou 30.2) qui réduit d'un facteur le résultat de mesure totalisé (27.1 ou 27.2>, en cas de dépassement de capacité de l'une des mémoires avec réinscription de la valeur réduite mesurée par l'appareil (31.1 ou 31.2) dans la mémoire totalisatrice correspondante (21.1 ou 21.2) au lieu du résultat de mesure antérieur (27.1 ou 27.2) ayant entraîné le dépassement de capacité, le facteur de réduction dans les étages réducteurs (30.1 et 30.2) étant accru à chaque dépassement de capacité. 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit pour les valeurs mesurées (19.1 et 19.2), avant chaque mémoire totalisatrice correspondante (21.1 ou 21.2>, un étage réducteur (35.1 ou 35.2). 3 Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étages réducteurs (35.1, 35.2) pour les valeurs mesurées (19.1, 19.2) fonctionnent avec le méme diviseur respectivemnet accru en cas de dépassement de capacité de mémoire que les étages réducteurs (30.1, 30.2) pour les résultats de mesure totalisés (27.1, 27.2). 4. Agencement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'à chaque remise à l'état initial de l'appareil de mesure (14.1 et 14.2) seule une partie de la valeur de mesure (19.1 ou 19.2) est transférée à la mémoire totalisatrice (21.1, 21. 2) et le reste de la valeur de mesure est renvoyé, comme valeur initiale, à l'appareil de mesure correspondant (14.1, ou 14.2). 5. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par des compteurs incrémentiels positionnables comme appareils de mesure (12.1 et 12.2), des montages additionneurs numériques comme mémoires totalisatrices (21.1 et 21.2) pour les valeurs de mesure (19.1 et 19.2) et des registres à décalage décalables pas à pas comme étages réducteurs (30.1, 30.2) montés en aval des mémoires totalisatrices (21.1 ou 21.2). pour les résultats de mesure codés sous forme binaire totalisés (27.1 ou 27.2) avec commande de déclage à partir de la sortie de report (42) de l'une des mémoires (21.1 ou 21.2). 6. Agencement selon l'ensemble de la revendication 5 et de l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par un circuit diviseur numérique, comme étage réducteur (35. 1 ou 35.2) pour les valeurs de mesure (19.1 et 19.2) avec un registre à décalage pouvant progresser sous l'action d'une sortie de report (42) des mémoires (21.1, 21.2), comme transmetteur de diviseur (45), et avec un étage modulo (41.1 ou 41.2) pour le transfert du résultat entier de la division à la mémoire totalisatrice subséquente (21.1 ou 21.2) et du reste de valeur mesurée de la division (37.1 ou 37.2) comme nouvelle position de comptage initiale à l'appareil de mesure correspondant (14.1 ou 14.2). 7. Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on prévoit un seul circuit diviseur comam étage réducteur (35.1 ou 35.2) et comme diviseur (25) pour les résultats de mesure totalisés (27.1 et 27.2), qui reçoit successivement, en fonctionnement multiplexé, les valeurs mesurées (19.1 et 19.2), ainsi que leur diviseur commun (40) et les résultats de mesure totalisés (27.1, ainsi que 27.2).