Brevet FR2648599A1 — publié le 19901221

i La présente invention a pour objet un dispositif de reco- pie à distance d'un mouvement de rotation, en réponse à un premier signal périodique de fréquence proportionnelle à la vitesse du mouvement à recopier, dispositif comprenant: - un moteur électrique à courant continu, - des mayens de mesure de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie dudit moteur, délivrant un deu::ime si-nal p_ r- diqiie de friquence propcrtionnelie à la viesse mesurée. et, - des mo'ens de commande dudit moteur en réponse a'Id:s premier et deuxième signaux périodiques, pour que son arbre de sortie recopie le mouvement à recopier. Un tel dispositif est utilisé notamment à bord des véhicules automobiles, pour transmettre, sans liaison mécanique, et à l'aide uniquement d'une liaison électrique, le mouvement de rotation d'une des roues à un indicateur de vitesse et à un totalisateur kilométrique disposés sur le tableau de bord du véhicule. On connait déjà un tel dispositif,décrit dans le brevet français publié sous le numéro 2 584 490. Ce dernier présente cependant l'inconvénient de mettre en oeuvre un microprocesseur, ce qui augmente son prix de revient et limite son emploi à des équipements dits "haut de gamme". On connait également un dispositif du type défini ci-dessus qui, ne mettant en oeuvre que des composants simples et bon marché, ne souffre pas de l'inconvénient précédent. Ce dispositif comprend un comparateur de phase, qui compare les phases du premier et du deu::ime signal périodique et commande le moteur en conséquence. Ainsi, lorsqu'une BAD ORIGINAL 4) transition montante, ou front de montée,du premier signal périodique, ou signal de commande, se produit avant la transition montante correspondante du deux_ème signal périodique, ou signal de recopie, le comparateur de phase commande l'application au moteur de la tension maximale disponible, jusqu'à l'arrivée de la transition correspon- dante du signal de recopie. Inversement, lorsqu'une tran- sition montante du signal de recopie arrive avant la transition montante correspondante du signal de commande, le comparateur de phase commande l'application au moteur d'une tension nulle, jusqu'à l'arrivée de la transition correspondante du signal de commande. Le reste du temps, le comparateur de phase commande l'application au moteur d'une tension intermédiaire. Il en résulte, de manière évidente, la recopie du mouvement de rotation. Toutefois, lorsque la vitesse de rotation du mouvement à recopier est très faible, les impulsions de tensions qui commandent le moteur sont éloignées les unes des autres, et le moteur ayant une faible inertie, il apparalt des variations brus- 2C ques de sa vitesse qui occasionnent par exemple des sauts de l'aiguille de l'indicateur de vitesse lorsque, comme cela est souvent le cas, le dispositif est utilisé afin de transmettre sur le tableau de bord, le mouvement de rota- tion d'une des roues. Ceci empêche donc de fournir au conducteur du véhicule une indication valable pour les fai- bles vitesses. De plus, lorsque se produisent de brusques variations de vitesse du mouvement à recopier, par exemple au moment d'une forte accélération, il se peut qu'une tran- sition montante du signal de commande se produise avant la transition montante du signal de recopie relative à la transition montante précédente du signal de commande. Il en résulte qu'une telle transition montante du signal de recopie est ignorée. Une telle perte d'information est une source d'erreur lorsque l'arbre de sortie du moteur comman- de un totalisateur kilométrique qui permet l'affichage de m la distance parcourue. En effet, il est important, dans ce cas, que le nombre de tours effectués par le moteur soit aussi proche que possible du nombre de tours effec- tués par la roue, et toute information perdue est donc une source d'erreur. Naturellement, lors de décélérations brutales, une perte d'information ayant une conséquence inverse de la précédente intervient, mais il ne se produit pas de compensation parfaite des erreurs lors des accélé- rations et lors des décélératicr.s ez l'indicaion de la distance parcourue reste fausse. La présente invention vise à pallier les inconvénients précédents en procurant undispositif de recopie qui ne nécessite pas impérativement la mise en oeuvre d'un microprocesseur, afin de rester d'un prix de revient relativement bas, tout en fonctionnant de façon satisfaisante pour les faibles valeurs de la vitesse du mouvement à recopier. De plus l'invention vise à procu- rer un dispositif dans lequel aucune information n'est perdue lors des variations brusques de la vitesse à reco- pier, avec une plage de.capture aussi étendue que possible, et un temps de réponse relativement court. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispo- sitif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande comprennent: - un compteur-décompteur pourvu d!nne entrée de comptage recevant l'un desdits premier et deuxième signaux périodi- ques, d'une entrée de décomptage recevant l'autre desdits premier et deuxième signaux périodiques, et d'une sortie numérique, et, - un convertisseur numérique-analogique pourvu d'une entrée numérique reliée à la sortie dudit compteur décompteur et d'une sortie analogique reliée audit moteur. Dans le dispositif de l'invention, il ne peut se produire de variations brusques de la vitesse de rotation du moteur, même lorsque la vitesse du mouvement à recopier est faibleo En effet, du fait que le moteir est commandé par la sortie du convertisseur numérique-analogique, la tension de commande du moteur est susceptible de prendre un beaucoup pluis grand nombre de valeurs différentes, que les trois valeurs q!i' elle étit suacep e ie prendre dans le diso- sizif de l'art antérieur. De plus, ia commande de cette tension par un compteur-décompteur inrcdui; une irntégra- tion, et donc un lissage des variations. Ainsi, à tres basse vitesse, lorsqu'une transi-zon du signal de commande se présente avant la transition correspondante du signal de recopie, parce que le moteur ne tourne pas assez vite, par exemple, la tension de sortie du moteur se trouve augmnentée afin de lui faire rattraper son retard. Toutefois, la sor- tie du compteur-décompteur ne se trouve augmentée que d'une unité, et celle du convertisseur numérique-analogique de l'intervalle de quantification correspondant. Une telle augmentation est évidemment beaucoup plus faible que dans le dispositif de l'art antérieur o, dans une situation analogue, la tension de commande du moteur prend la valeur maximale disponible. Par ailleurs, du fait que le compteur-décompteur prend immédiatement en compte toute transition des signaux appli- qués à son entrée de comptage ou à son entrée de décomptage, il n'y a aucune perte d'information dans le dispositif de l'invention. Avantageusement, ledit convertisseur numérique-analogique est du type qui convertit un signal numérique en un signal analogique comprenant un train d'impulsions de fréquence 33 de récurrence constante et de largeur commandée par ledit signal numérique. Un tel convertisseur numérique-analogique est d'un type courant, et le moteur s'accommode bien de la forme parti- culière du signal analogique qui lui est appliqué, lorsque l'on prend soin de choisir une fréquence de récurrence élevée par rapport à la fréqouence de coupure des circuits disposés en aval de façon à ce que tout se passe comme si la valeur moyenne du signal analogique en sortie du conver- tisseur numérique-analoaique était appliquée au moteur. Avantageusement encore, ledit convertisseur numérique-ana- logique comprend: - des moyens pour engendrer un signal d'horloge, - un compteur pourvu d'une entrée de comptage recevant ledit signal d'horloge, et d'une sortie numérique, et, - un comparateur numérique pourvu d'une première entrée numérique reliée à la sortie dudit compteur-décompteur, d'une deuxième entrée numérique reliée à la sortie dudit compteur, et d'une sortie binaire formant la sortie dudit convertisseur numérique-analogique. On obtient dans ce cas une forme de réalisation ne mettant principalement en oeuvre que des circuits numériques sim- ples et donc facile à intégrer pour une production en série. La présente invention sera mieux comprise grâce à la des- cription suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels, - la figure 1 représente un schéma d'un dispositif de recopie du mouvement de rotation de l'arbre d'une des roues d'une automobile, en vue de l'affichage de la vitesse de cette automobile et de la totalisation des kilomètres qu'elle parcourt, o - la figuire 2 represer.te un schéma par blocs du c-rcuit électronique du dispositif de la fig"ire 1, et, - la figure 3 représente, de façon plus détaillée, le convertisseur numériqueanalogique, faisant partie du circnit électronique de la figure 2. Zn référence à la fú',lre 1, une attomobile, dont se-le une roue 1 est représentée, et à bord de lacuelle la C v';itesse et la distance parcourue sont à afficher, est pourvue à cet effet d'un capteur de vitesse 2 mont' sur l'arbre 1C de la roue 1, et d'un dispositif d'affichage ou indicateur de vitesse 3, ainsi q.e d'un totalisatenr, ou compteur kilométrique 4, montés sur le tableau de bord. Un moteur électrique 5, à courant continu, est pourvu d'un arbre de sortie 50 relié directement à l'indicateur de vitesse 3 et, ici par l'intermédiaire d'une liaison 51 à vis sans fin et roue hélico!dale, au totalisateur kilo- métrique 4. Un circuit électronique 6 est connecté électriquement au capteur de vitesse 2 par une connexion 26, à l'indicateur de vitesse 3 par une connexion 36, et au moteur 5 par une connexion 65. Le capteur de vitesse 2, de type connu, comprend ici une roue dentée 21 en matériau ferro-magnétique et un capteur magnéto-électrique 22 dont la sortie est reliée à la connexion 26. L'indicateur de vitesse 3, de type connu, comprend un aimant permanent à quatre pôles 31, monté sur l'arbre 50, qui entraîne, par courants de Foucault, une coupelle conductrice, ou disque 32, solidaire d'une aiguille 34 se déplaçant devant un cadran (non représenté), le disque 32 et l'aiguille 34 étant rappelés par uin ressort de rappel 3. Le totalisatenr kilométrique 4 est du type connu à 3 tambours 4C. n capteur magnéto-électrique 37, ici une sonde de Hall, est placé au voisinage de l'aimant permanent 31. Sa sortie esz reliée à la connexion 36b. 1O Le circuit électronique 6, connecté électriquement, par une connexion 60 à la batterie non représentée de l'auto- mobile, est maintenant décrit en se référant à la figure 2. Le circuit 6 comprend tout d'abord un circuit 68 d'alimen- tation en énergie électrique pourvu d'une entrée reliée à la connexion 60, et agencé pour délivrer à tous les compo- sants du circuit 6 les tensions d'alimentation dont ils ont besoin. Les connexions correspondantes ne sont pas représentées dans un souci de simplification. Le circuit électronique 6 comprend également deux circuits 63 et 64 de mise en forme et de synchronisation. Le circuit 63 est pourvu d'une entrée binaire de synchro- nisation recevant un signal de synchronisation SYn, d'une entrée binaire de signal reliée à la connexion 26, sur laquelle il reçoit un signal VC, et d'une sortie binaire reliée à une première entrée d'une porte OU 65. Le circuit 64 est pourvu d'une entrée binaire de synchro- nisation recevant le signal SYN, d'une entrée binaire de signal reliée à la connexion 36, sur laquelle il reçoit un signal VI, et d'une sortie binaire reliée à une pre- mière entrée d'une porte OU 60. Un compteur-décompteur 61 est pourvu d'une entrée binaire de comptage INC reliée à la sortie de la porte OU 65, d'une entrée binaire de décomptage DEC reliée à la sortie de la porte OU à6, d'une sortie binaire LS indiquant que la limite supérieure de comptage est atteinte, sortie LS reliée à la deuxième entrée de la porte OU 65, d'une sortie binaire LI indiquant que la limite inférieure de comptage est atteinte, sortie LI reliée à la deuxieme entrée de la porte CU 36, e d'une crtie -.unérqc:e ae.:_ vranz un signal numérique VN reprêsentan: le nombre de transitions présentées sur i'entrêe iNC diminué du no-bre de transitions présentées sur l'entrée DEC. Un convertisseur numérique-analogique 62 est pourvu d'une entrée numérique recevant le signal VN et d'une sortie analogique délivrant un signal VS à un amplificateur de puissance 67 dont la sortie est reliée à la connexion 65 de commande du moteur 5. Ici, le convertisseur numérique-analogique 62 délivre le signal de synchronisation SYN, de fréquence élevée par rap- port aux fréquences maximales des signaux VC et VM. Avant de décrire, de façon plus détaillée, chacun des cir- cuits de la figure 2, le fonctionnement d'ensemble du dis- positif est maintenant aborde. Le circuit 63 a pour fonction de mettre en forme et de synchroniser le signal VC. En effet, celui-ci est un signal périodique dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du mouvement à recopier, mais dont les transitions ne sont pas nécessairement franches et bien calées dans le temps. Afin de faciliter les traitements ultérieurs, le circuit 63 remplace toute transition du signal VC à laq'ielle on s'intéresse par une impulsion de largeur égale à une période du signal SYN, et dont les fronts coinci- dent avec ceux du signal SYN. Les transitions du signal VC auxquelles on s'intéresse sont soit les transitions mon- tantes, soit les transitions descendantes, soit les deux. De même, le circuit 64 met en forme et synchronise les transitions du signal VM,1 de façon analogue. La porte CU o a pour foDnctzon d'empêcher les mulons 1C en sortie du circuit o3 d'être appliquées à l'entrée I>NC lorsque le compteur-décompteur a atteint sa limite supé- rieure, c'est-à-dire lorsque la valeur VN est égale à sa valeur maximale. Zn effet, le signal LS est alors au niveau haut, et la sortie de la porte OU 65 est en perma- nence au niveau haut quel que soit le signal en sortie du circuit 65. De façon similaire, la porte OU 66 a pour fonction d'empê- cher les impulsions en sortie du circuit 64 d'être appli- quées à l'entrée DEC lorsque le compteur-décompteur a atteint sa limite inférieure, c'est-à-dire lorsque la sortie VN est à zéro. Le signal LI est alors au niveau haut, et la sortie de la porte OU 66 est en permanence au niveau haut quel que soit le signal en sortie du circuit 64. En fonctionnement normal, aucune.des deux situations précé- dentes ne se produit durablement puisque lorsque la sortie VN est égale à sa valeur maximale, la sortie VS prend sa valeur maximale, et le moteur 3 sa vitesse maximale, alors que lorsque la sortie VN est à O, la sortie VS est égale- ment à zéro et le moteur 5 est court-circuité. En fonctionnement normal. les transitions du signal VC sont comptées, ce qui augmente la valeur du signal numérique VN tandis que celles du signal VM sont décomp- tées, ce qui réduit la valeur du signal numérique VN. Donc, lorsque le moteur 3 est en retard sur le mouvement à recopier représenté par le signal VC, la valeur du signal numérique VN a tendance à augmenter, ce qui provo- que une augmentation du signal VS ainsi que de la vitesse du moteur 5. Le retard se trouve ainsi compensé. Zar contre, si le 1ozeur I esz en avance sur le mouvement 1C à recopier, la valeur du signal numérique VW a tendance à diminuer et en conseéquence la vizesse du moteur se trouve réduite. Il en résulte que la vitesse du mouvement de rotation de l'arbre de sortie est en permanence égale à celle du mou- vement à recopier, sans variations brusques, même à faible vitesse, pour les raisons qui ont déjà été exposées. Les circuits de la figure 2 sont maintenant décrits de façon plus détaillée. Les circuits 63 et 64 de mise en forme et de synchronisa- tion comprennent par exemple chacun deux bascules et une porte logique. La première bascule délivre un signal dont les transitions se produisent sur les transitions montantes du signal SYN, par exemple, et la seconde bascule retarde ce signal d'une période dn signal SYn-. La porte logicque ccmbine les signa;ux ainsi décalés en sortie de chacune des bascules pour produire les impulsions qui ont été décrites. C La conception des circuits 63 et 64 est à la portée de l'homme du métier. Le convertisseur numérique-analogique est décrit maintenant en référence à la figure 3. Il comprend un cir- cuit d'horloge 621 qui engendre un signal d'horloge H, un compteur 622 pourvu d'une entrée de comptage recevant le signal H, et d',ne sortie numériq"e délivrant un signal R. Un comparateur numérique 623 est pourvu de deux entrées numériques recevant les signaux VN et R respectivement, et d'une sortie binaire délivrant le signal VS, au niveau haut lorsque le signal VN est supérieur au signal R, et au niveau bas dans le cas contraire. Ici, e signal d'hcrl e ' es 'in sigb-nal sensiblement 2 iHz, ou plus précisément 2-- Hz, et la sortie numérique délivrant e signal R comprend six bits. Il en résulte que le signal R est un signal numérique périodique de période 215 Hz soit 32 768 Hz, et qui augmente linéairement avec le temps à l'intérieur de chaque période, depuis la valeur 0 en début de période jusqu'à la valeur 63 en fin de période. En début de période, la sortie VS est donc au niveau haut, et elle y reste jusqu'à ce que la valeur R passe par la valeur VN, ce qui provoque le passage au niveau bas de la sortie VS du comparateur 623. Il en ré- sulte que le signal VS est un signal analogique qui comprend un train d'impulsions de fréquence de recurrence constante, ici 32 768 Hz, et de largeur commandée par le signal numé- rique VN. La valeur moyenne d'un tel signal est donc commandée par le signal numérique VN, et tout se passe comme si cette valeur moyenne était appliquée au moteur 5, du fait cue ce dernie- se comporte comme un filtre passe-bas de fréquence de coupure très inférieure à 32 kHz. Ici, le signal SYN est le signal binaire représentant le sixième bit de la sortie délivrant le signal R. C'est donc un signal carré de fréquence 32 768 Hz, dont la période est donc toujours très faible par rapport à celle des signaux VC et VM. Icl la valeur de la frequence des signaux SYN et R a été choisie égale à sensiblement 32 kHz car cette valeur se situe au delà du spectre audible, et ne sera a!'crlglne d'aucune vibration acoustique gênante cour l utliasateur du véhicule. Naturellement, cette valeur de 32 kHz n'est pas critique, et il est suffilsarnt que la valeur de la fréquence du signal R soit de l'ordre de quelcues.dizaines de kHz et cue a fré- aence du signal SYN soi- supérieure au double de la fréquence d'en-rée. S'il n'en est pas ainsi, et si la fréquence des signaux SYN et R est située dans le spectre audible, on place un fite passe-bas en amont de l amclflcateur 67. iC Dans le dispositif de i-nvention, le compcrtement i% fa-- oble vitesse est d'autant meill eur que la valeur ma:-ma:e de la sortie numérique de compteur-décompteur 61 est élevée. en effet, dans ce cas, l'effet d'in%-Tation d- comptage- décomptage est important. Par contre, il en résilte une 1 augmnentation du temps de réponse en régime transitoire. La demanderesse a observé que, dans le cas décrit o la fréquence du signal d'horloge H est telle que la fréquence du sional numérique périodique R soit de sensiblement 3o,.kz, un bon compromis consiste à choisir la valeur ma::i- male du signal VN, ainsi que la valeur ma::imale du signal R, égale à 63. Dans ce cas, le temps de réponse reste rela- tivement bref, et la stabilité à faible vitesse relati- vement bonne. La valeur 63 retenue ici vaut 2 -l,c'est-à- dire qu'elle est codée en binaire par 6 bits. Naturelle- ment, l'homme du métier pourra choisir un nombre de bits supérieur ou inférieur selon la situati-on envisagée. Dans l'exemple décrit ici, le comp-eur-décompte-' 51 et le compteur 622 ont des capacités de a bits. Seuls les si:: C premiers sont utilisés pour les s-gnaux VN. et R. Toutefois, le comparateur 623 est un comparateur S bits. De façon non représentée dans un souci de simplicité, les deux bits de plus fort poids de son entrée recevant le signal V'N reçoivent les deux bits de plus fort poids de la sortie du compteur-décompteur 51, tandis que ies deiix bits de plus fort poids de l'entrée recevant le signai R sont reliés à zéro. Il en résulte que même si la vitesse du mouvement à recopier est zres élevée alors qne celle du 3 mouvement de l'arbre de sortie du moteur 5 est faible, le dispositif fonctionnera convenablement. D'une manire générale, quelle que soi:.la différence entre la vitesse du mouvemen-. rcoer e- cele - mo- teur, le dispositif de i'invenion -in! i oujours par commander le moteur pour qu'-l recoz e e mov.-emen- recopier. La plage de capture est donc aussi large que possible. Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d'être faite. C'est ainsi que, en pratique, les portes oU 65 et 66 peuvent être supprimées, leur fonction étant assurée différemment, compte tenu des fonctions disponibles sur le ou les cir- 2C cuits utilisés pour réaliser le compteur-décompteur 61. De même, en pratique, il pourra être utile, au cas o une impulsion à compter se présente en même temps qu'une impul- sion à décompter, de n'en appliquer aucune au compteut- décompteur. De tels aménagements sont naturellement à la portée de l'homme du métier. Revendications 1. Dispositif de recopie à distance d'un mouvement de rotation en réponse à un premier signal periodique (VC) de fréquence proportionnelle à la vitesse d: mouvementa recopier, dispositif comprenant: - uin moteur 7-) 6iectriqie a courant con...u - des mc-en e -res$'re ',' de 2,--ese -e --a-:.- de 'arbre de sordie ddi= mcteun ([ d, dci_-3r: un e, - xi.-me si-. r ero di que (7.-:) de fréquence.rpcri: Dnne: e à la vitesse mesurée, et, - des moyens de commande (O) dndit mote-r (5) en réponse auxdits premier (VCr) et deuxième (%I) signaux périodiques, pour que son arbre de sortie recopie le mouvement à recopier, dispositif caractérisé par le fait que lesdits moyens de commande (6) comprennent: 2C - un compteur-décompteur (61) pourvu d'une entrée de comptage recevant l'un (VC) desdits premier et deuxième signaux périodiques, d'lune erntrée de décomptage recevant l'autre (V'M) desdizs premier et deuxi-me signaux pér-odi- ques, et d'une sortie numérique, et, - un convertisser nnmériqueanalogique (62) pourvu d'une en-re é umr ,e reliée à la sortie dndit compte,,r-dé- compteur ('., e= d'une sortie analogique reliée audit moteur (,?. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequlel ledit convertisseur numérique-analogiqiie (2) est du type qni convertit un sig-nal numérique (VN) en un si--nal analogi- que (VS) comprenant un train d'impulsions de fréquence de récurrence constante et de larseur commandee par ledit sinal numérique (VN'). 3. Dispositif selon l'une des revendications i ou 2, dans lequel ledit convertisseur n,!mérique-analogiqie (62) comprend: - des moyens (621) ponr engendrer un signal d'horloge (Hi) - un compteur (622) pourvu d'une entrée de comptage rece- van; ledit signal d'horloge (M), et d'une sortie numié- r-:ice, et, - -r co.mva-ar.e'r nurne :- e ocs-i-. C'-e -;remi:re enzr-e numérique reliée a la sortie duidi comptelir- déc onpteur (O'), d'une de"l::ime an2-'1 e n'meric"e reliée à la sortie dndit compteur (22), e. d'-:ne sortie binai-re formant la sortie duidi: converzisseu'r nrmeriqe-analog- que (62). 4. Dispositif selon la revendication,, dans lequel la valeur maximale de la sortie numérique dudit compteur- décompreur (61), ainsi que la valeur maximale de la sortie numérique dudit compteur (622) sont codées en binaire à l'aide d'nn nombre de bits de l'ordre de six, et la fré- quence dudit signal d'horloge (H) est telle que la fréquen- ce du signal numérique périodique (R) en sortie dudit compteur (622) soit de l'ordre de quelqu-es dizaines de kilohertz.