Brevet FR2897731A1 — publié le 20070824

L'invention concerne un générateur de signaux alternatifs, tels que des signaux de référence destinés par exemple à des capteurs, et un aéronef équipé d'un tel générateur. Il est généralement souhaitable que de tels générateurs délivrent des signaux (en tension et/ou en intensité) avec des caractéristiques aussi régulières (c'est-à-dire en général aussi constantes) que possible. C'est le cas en particulier lorsque ces signaux sont utilisés comme signaux de référence, par exemple dans des capteurs. Dans ce but, on utilise fréquemment des mécanismes de régulation des sources de tension sur la base desquelles les signaux sont générés afin de limiter autant que possible l'évolution des caractéristiques des tensions fournies (c'est-à-dire des potentiels formés) par ces sources de tension du fait des variations de puissance consommée nécessairement induites par la génération d'un signal alternatif. De telles variations apparaissent notamment lorsque les alternances évoluent entre un premier potentiel généré par une première source de tension (et par conséquent alimenté principalement par celle-ci) et un second potentiel, par exemple lorsque les alternances positives du signal alternatif généré sont formées au moyen d'une source de tension positive, tandis que les alternances négatives de ce signal sont formées par une source de tension négative. Dans ces cas en effet, chaque source de tension n'est principalement sollicitée que sur une demi-période, ce qui implique des variations importantes dans la puissance qu'elle fournit. L'amplitude de ces variations est en outre multipliée lorsque plusieurs signaux alternatifs (par exemple des signaux de référence destinés chacun à un capteur particulier) sont générés chacun en phase avec une même référence, ce qui est couramment le cas, et se retrouvent donc tous en phase entre eux. L'invention propose de réduire les variations de la puissance demandée à chaque source de tension afin de limiter la complexité des mécanismes de régulation et d'améliorer la régularité des signaux délivrés. Pour ce faire, l'invention prévoit un générateur de signaux alternatifs comprenant un premier circuit apte à générer des alternances d'un premier signal alternatif entre un premier potentiel formé par une première source de tension et un second potentiel , caractérisé par un second circuit apte à générer des alternances d'un second signal alternatif, déphasé par rapport au premier signal, entre le premier potentiel formé par la première source de tension et le second potentiel. Ainsi, grâce au déphasage, la source de tension est sollicitée à des instants différents par chacun des premier et second circuits (en particulier pour générer le signal crête), ce qui tend à limiter les variations, au cours d'une période, de la puissance consommée. Le déphasage entre le premier signal et le second signal est en général supérieur à 30 de façon à obtenir une répartition intéressante de la sollicitation de la source de tension sur la période. Le second potentiel est par exemple formé par une seconde source de tension. Les sollicitations de cette seconde source de tension par les premier et second circuits ont ainsi lieu elles-aussi à des instants différents sur la période. Selon une possibilité de réalisation envisageable, le premier signal alternatif et le second signal alternatif ont chacun une phase déterminée par rapport à un signal de référence de phase, délivré par exemple par un générateur de forme d'onde, ce qui permet de limiter le nombre de signaux de référence de phase à produire. Selon un premier mode de réalisation, le premier circuit est apte à recevoir le signal de référence de phase et à générer le prernier signal alternatif en phase avec le signal de référence de phase, tandis que le second circuit est apte à recevoir le signal de référence de phase et à générer le second signal alternatif avec un décalage de phase par rapport au signal de référence de phase. Le déphasage est ainsi réalisé au sein du second circuit. Pour ce faire, lorsqu'on souhaite utiliser un déphasage de 180 , le 25 second circuit peut comprendre un circuit inverseur, ce qui constitue une solution pratique. Selon un second mode de réalisation, le premier circuit est apte à recevoir le signal de référence de phase et à générer le premier signal alternatif en phase avec le signal de référence de phase, et le second circuit reçoit le signal de 30 référence de phase à travers des moyens de décalage de phase et est apte à générer le second signal alternatif en phase avec le signal reçu des moyens de décalage de phase. Le déphasage est ainsi réalisé, au moins en partie, par les moyens de décalage de phase, qui peuvent comprendre par exemple un circuit inverseur dans un mode de réalisation particulièrement pratique. Le générateur peut également comprendre un troisième circuit apte à 5 générer des alternances d'un troisième signal alternatif, en phase par rapport au premier signal, entre le premier potentiel formé par la première source de tension et le second potentiel. En variante, afin de répartir encore la puissance consommée sur la période lorsque l'on souhaite utiliser un troisième signal alternatif, le générateur 10 peut comprendre un troisième circuit apte à générer des alternances d'un troisième signal alternatif, déphasé par rapport au premier signal et au second signal, entre le premier potentiel formé par la première source de tension et le second potentiel. Dans ce cadre et lorsque le système comprend exactement trois circuits, l'utilisation d'un déphasage de 120 entre les différents signaux est particulièrement 15 appropriée. (De manière générale, avec N circuits tous déphasés entre eux, un déphasage de 360 /N est particulièrement intéressant). Dans une application envisageable, le premier signal et le second signal peuvent être des signaux de référence. La diminution des variations de puissance consommée est particulièrement intéressante dans ce cas. Par exemple, le premier 20 signal est destiné à un premier capteur et le second signal est destiné à un second capteur différent du premier capteur. Dans ce dernier cas, les capteurs sont en général indépendants et ne nécessitent pas le déphasage prévu. Les premier et second capteurs sont toutefois tels qu'ils autorisent un déphasage entre le premier signal et le second signal. 25 Un tel générateur peut être utilisé par exemple au sein d'un calculateur de commande de vol d'aéronef. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un générateur de signaux alternatifs selon un 30 premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente un exemple possible de mise en oeuvre d'un premier bloc de génération du générateur de la figure 1 ; - la figure 3 représente un exemple possible de mise en oeuvre d'un second bloc de génération du générateur de la figure 1 ; - la figure 4 représente la consommation en courant au niveau de la source de tension positive du générateur de la figure 1 ; - la figure 5 représente un second exemple de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente les éléments principaux d'un générateur de signaux alternatifs, par exemple intégrés à un calculateur de commande de vol d'un aéronef. Le générateur de la figure 1 comprend une alimentation stabilisée Alim qui délivre, à partir d'une tension Vo, d'une part une tension (ou potentiel) continue 10 positive V+ et d'autre part une tension continue négative V-. Dans le cas décrit ici, la tension Vo est une tension continue présente sur le réseau électrique de l'aéronef, par exemple d'une valeur de 28 V. On pourrait en variante utiliser toute autre source d'énergie électrique et un convertisseur adapté pour générer les tensions positive et négative précitées V+ et V 15 L'alimentation stabilisée forme donc une source de tension positive V+ et une source de tension négative V-, qui fournissent respectivement par exemple une tension de 15 V et une tension de -15 V. On entend naturellement la tension positive V+ et la tension négative V-par rapport à une masse (référence nulle) commune à l'alimentation stabilisée Alim 20 et aux autres composants alimentés par ces tensions, à savoir notamment le générateur de forme d'onde Osc et les blocs de génération BI et B2 décrits ci-après. On remarquera que les connexions à la masse de ces différents éléments n'ont pas été représentés en figure 1 par souci de clarté. Le générateur de la figure 1 comprend également un générateur de 25 forme d'onde Osc alimenté par chacune des sources de tension positive V+ et négative V- et qui délivre un signal REF~ représentatif d'une référence de phase à destination des blocs de génération BI et B2 décrits plus bas. Le générateur de formes d'onde Osc est ici réalisé au moyen de circuits numériques qui génèrent, grâce à une horloge et des compteurs, un signal en 30 créneau, éventuellement lissé pour obtenir une forme quasi-sinusoïdale après filtrage, par exemple au moyen d'un filtre à base d'éléments passifs. En variante, le signal représentatif d'une référence de phase REF(f, pourrait être généré par des moyens analogiques, tels qu'un oscillateur. Dans tous les cas, le signal représentatif de la référence de phase REF(p est un signal périodique, en général sinusoïdal, de fréquence comprise par exemple entre 1 kHz et 1 MHz, ici 2 kHz. Le bloc de génération (ou "buffet"' selon la terminologie anglo-saxonne) 5 BI est alimenté d'une part par la source de tension positive V+ et d'autre part par la source de tension négative V-. Le bloc de génération BI reçoit également le signal REFq, représentatif de la référence de phase généré par le générateur de forme d'onde Osc. Le bloc de génération BI délivre un signal alternatif SI dont la phase est 10 égale à celle du signal REF~ reçu du générateur de forme d'onde Osc. Comme illustré sur la figure 2, le bloc de génération BI est par exernple réalisé sur la base d'un amplificateur opérationnel monté en circuit suiveur. L'amplificateur opérationnel est alimenté respectivement par la tension positive V+ et la tension négative V" reçues de l'alimentation stabilisée Alim, si bien que les alternances positives du 15 signal périodique délivré SI sont en fait générées au moyen de la source de tension positive V+, tandis que les alternances négatives de ce signal sont générées au moyen de la source de tension négative V-. Dans le circuit suiveur de la figure 2, une première résistance RI, ici de valeur 10 kS2, reçoit le signal de référence de phase REFÇ, à une extrémité, l'autre 20 extrémité étant connectée à l'entrée + de l'amplificateur opérationnel. Une résistance R2, ici de valeur également 10 kQ, est par ailleurs connectée entre l'entrée - et la sortie de l'amplificateur opérationnel (avec interposition d'une troisième résistance R3, ici d'une valeur 10 S2 pour la protection contre les courts-circuits), afin de former une boucle de réaction 25 En utilisant les mêmes sources de tensions positive V+ et négative V- et le même signal de référence de phase REF,p, le bloc de génération B2 délivre quant à lui un signal périodique alternatif S2 en opposition de phase par rapport à la référence de phase REFN, c'est-à-dire déphasé de 180 par rapport à ce signal de référence REF9. 30 Pour ce faire, le bloc d'alimentation B2 est par exemple réalisé au moyen d'un circuit inverseur à base d'amplificateur opérationnel, comme visible en figure 3, l'inversion à laquelle est soumise le signal de référence REF~ réalisant le déphasage de 180 souhaité. Dans un tel montage inverseur, l'entrée + de l'amplificateur opérationnel est mise à la masse, tandis que le signal de référence de phase REF(i, est transmis à l'entrée - de l'amplificateur opérationnel à travers une résistance R1, tandis qu'une résistance R2 lie l'entrée - et la sortie de l'amplificateur opérationnel (avec interposition d'une résistance R3) afin de générer en sortie de l'amplificateur opérationnel le signal S2. Comme pour le bloc de génération B1, les alternances positives du signal alternatif S2 sont générées au moyen de la source de tension positive V+ et les alternances négatives de ce même signal sont générées au moyen de la source de tension négative V. On remarque toutefois que les alternances positives du signal S1 correspondent temporellement aux alternances négatives du signal S2 grâce au déphasage de 180 existant entre ces deux signaux de telle sorte que, pour chaque source de tension V+ et V", le courant est alternativement consommé pour l'essentiel par l'un des deux blocs de génération B1 et B2, comme représenté en figure 4. Sur cette figure, on a représenté les puissances consommées P1, P2 fournies par la source de tension positive V+ respectivement à chaque bloc de génération B1, B2 et la puissance consommée totale PT résultant de l'addition des deux précédentes. (On considère ici pour simplifier l'exposé que les blocs de génération B1 et B2 fournissent chacun des charges de même puissance bien que dans le cas précis de la figure 1, la puissance moyenne consommée par B1 est supérieure à celle consommée par B2 si les capteurs C1, C2, C3 mentionnés ci-après sont de même nature). Dans l'exemple décrit ici, les signaux ont une amplitude de 100 mA. On remarque par ailleurs que chaque bloc de génération B1, B2 (et précisément l'amplificateur opérationnel qu'il contient) consomme un courant minimum (courant de repos), ici de 25 mA. On voit clairement ainsi que, plutôt que d'occasionner des pics de consommation à certains instants de chaque période, le déphasage utilisé permet de répartir la consommation de courant sur la période, ce qui limite par conséquent les variations de la puissance consommée. Le comportement de la consommation de courant au niveau de la source de tension négative V" se comporte de manière tout à fait similaire, puisque cette source de tension est sollicitée alternativement par le bloc de génération B2, puis BI, et les variations de consommation sont également limitées au niveau de cette source de tension négative V Chacun des signaux alternatifs SI et S2 ainsi produit est utilisé comme signal de référence dans un ou plusieurs capteurs, indépendamment l'un de l'autre. Dans l'exemple représenté en figure 1, le signal alternatif SI est utilisé comme signal de référence dans un premier capteur CI et un second capteur C2. Le signal alternatif S2 est quant à lui utilisé comme signal de référence dans un troisième capteur C3. Les capteurs CI, C2, C3 (ou, selon une variante envisageable, seulement une partie d'entres eux) sont ici des capteurs inductifs, par exemple des capteurs de position d'organes de commande de l'aéronef et délivrent chacun en sortie un signal VI, V2, V3 représentatif de la position mesurée par le capteur du fait que le signal de référence S, ou S2 en entrée est prédéterminé. On pourrait également utiliser des capteurs différentiels qui délivrent chacun deux signaux en sortie. La mesure effectuée par chacun des capteurs CI, C2, C3 est d'autant plus précise que les caractéristiques des signaux de référence SI ou S2 sont régulières. La figure 5 représente un second exemple de mise en oeuvre de l'invention. Le générateur de signaux alternatifs de la figure 5 comprend comme celui de la figure 1 une alimentation stabilisée Alim qui forme une source de tension positive V+ et une source de tension négative V. Le générateur de la figure 5 comprend également un générateur de forme d'onde Osc alimenté par les sources de tension V+ et V" et qui délivre, comme pour le premier exemple de réalisation, un signal REF(p représentatif d'une référence de phase. Le générateur de la figure 5 comprend deux blocs de génération B et B', qui ont ici la même structure, telle que par exemple celle présentée pour le bloc BI dans le premier mode de réalisation en référence à la figure 2. Le bloc de génération B reçoit directement du générateur de forme d'onde Osc le signal de référence de phase REF(, et délivre, sur la base de ce signal REFq) et au moyen des sources de tension positive V+ et négative V un signal alternatif SI selon un fonctionnement semblable à celui du bloc BI décrit plus haut. Le bloc de génération B', de structure identique au bloc de génération B comme déjà mentionné, reçoit quant à lui le signal de référence de phase REF(p à travers un dispositif de décalage de phase Acp, ici réalisé sous forme d'un circuit inverseur qui réalise une multiplication par -1 du signal en entrée, c'est-à-dire un déphasage de 180 de ce signal. Ce circuit inverseur est par exemple réalisé au moyen d'un amplificateur opérationnel monté en inverseur. En variante, on pourrait utiliser un dispositif de décalage de phase d'un 10 autre type, tel qu'un circuit retardateur, en particulier lorsqu'on souhaite obtenir un déphasage (non nul) différent de 180 . Le bloc de génération B' délivre un signal alternatif S2 en phase avec le signal délivré par l'inverseur Acp qu'il reçoit en entrée et dont les alternances positives et négatives sont respectivement fournies par la source de tension 15 positive V+ et la source de tension négative V Ainsi, grâce à l'utilisation du circuit de décalage de phase Acp et du fait que les blocs de génération B et B' délivrent chacun un signal en phase avec le signal qu'ils reçoivent en entrée, les signaux alternatifs SI et S2 sont déphasés de 180 l'un par rapport à l'autre. 20 Chaque source de tension V+, V" est donc sollicitée alternativement par chacun des deux blocs de génération B, B', comme dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, de telle sorte que les variations de courant consommé (et donc de puissance consommée) au niveau de chaque source sont réduites comme expliqué ci-dessus. 25 On notera que, dans l'exemple représenté à la figure 5, les signaux alternatifs SI, S2 sont utilisés de manière analogue à ce qui était prévu dans le premier mode de réalisation de la figure 1, c'est-à-dire en tant que signaux de référence, chaque signal étant destiné à un ou plusieurs capteurs indépendants. Les deux modes de réalisation qui viennent d'être présentés ne 30 constituent naturellement que des exemples possibles de mise en oeuvre de l'invention. On pourrait par exemple utiliser plus de deux blocs de génération alimentés par les mêmes sources de tensions positive et négative, les signaux alternatifs générés par au moins deux blocs étant déphasés l'un par rapport à l'autre pour éviter la concentration de la consommation de courant à des instants précis et ainsi limiter les variations de courant consommé au niveau de chaque source de tension. Lorsque plus de deux blocs de génération de signaux sont utilisés, on peut prévoir de rassembler ces blocs par groupes de blocs, les blocs de chaque groupe générant des signaux alternatifs en phase alors que les signaux générés par les blocs de deux groupes différents sont déphasés l'un par rapport à l'autre. Lorsque plus de deux groupes sont utilisés, les phases associées à chacun des groupes sont répartis (de préférence équirépartis) sur l'ensemble de la plage de valeurs envisageables. En variante, on peut prévoir que chaque bloc de génération délivre un signal avec une phase spécifique, différente de la phase de tous les autres signaux ; les phases des différents signaux sont alors de préférence répartis (voire équirépartis) sur l'ensemble de la plage de valeurs de phase envisageables (à savoir en général de 0 à 360 ). Enfin, il est prévu dans les exemples décrits d'utiliser un seul générateur de forme d'onde Osc puis de délivrer des signaux alternatifs SI, S2 à des phases différentes par rapport à cette référence. On pourrait en variante envisager d'utiliser une pluralité de générateurs de forme d'onde générant ainsi des signaux de référence de phase déphasés l'un par rapport à l'autre et d'utiliser ces signaux de référence de phase afin de produire les signaux alternatifs déphasés l'un par rapport à l'autre.25 REVENDICATIONS 1. Générateur de signaux alternatifs comprenant: un premier circuit (BI ; B) apte à générer des alternances d'un 5 premier signal alternatif (SI) entre un premier potentiel (V+) formé par une première source de tension et un second potentiel (V") ; caractérisé par : - un second circuit (B2 ; B') apte à générer des alternances d'un second signal alternatif (S2), déphasé par rapport au premier signal (S,), entre le 10 premier potentiel (V+) formé par la première source de tension et le second potentiel (V). 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier signal alternatif (SI) et le second signal alternatif (S2) ont chacun une phase 15 déterminée par rapport à un signal de référence de phase (REF,p). 3. Générateur selon la revendication 2, caractérisé par un générateur de forme d'onde (Osc) apte à délivrer le signal de référence de phase (REF,p). 20 4. Générateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier circuit (BI) est apte à recevoir le signal de référence de phase (REFq,) et à générer le premier signal alternatif (Si) en phase avec le signal de référence de phase (REF,p), et en ce que le second circuit (B2) est apte à recevoir le signal de référence de phase (REF,p) et à générer le second signal alternatif (S2) avec un 25 décalage de phase par rapport au signal de référence de phase (REF,p). 5. Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second circuit (B2) comprend un circuit inverseur. 30 6. Générateur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier circuit (B) est apte à recevoir le signal de référence de phase (REF,p) et à générer le premier signal alternatif (SI) en phase avec le signal de référence de phase (REFÇ,) et en ce que le second circuit (B') reçoit le signal de référence dephase (REFN) à travers des moyens de décalage de phase (O(p) et est apte à générer le second signal alternatif (S2) en phase avec le signal reçu des moyens de décalage de phase (Ocp). 7. Générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de décalage de phase (Acp) comprennent un circuit inverseur. 8. Générateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par un troisième circuit apte à générer des alternances d'un troisième signal alternatif, en phase par rapport au premier signal (SI), entre le premier potentiel (V+) formé par la première source de tension et le second potentiel (V-). 9. Générateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par un troisième circuit apte à générer des alternances d'un troisième signal alternatif, déphasé par rapport au premier signal (SI) et au second signal (S2), entre le premier potentiel (V+) formé par la première source de tension et le second potentiel (V-). 10. Générateur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce 20 que le second potentiel est formé par une seconde source de tension. 11. Générateur selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le premier signal (S,) et le second signal (S2) sont des signaux de référence. 25 12. Générateur de signaux selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le premier signal (SI) est destiné à un premier capteur (CI, C2) et en ce que le second signal (S2) est destiné à un second capteur (C3) différent du premier capteur (CI, C2). 30 13. Générateur de signaux selon la revendication 12, caractérisé en ce que les premier et second capteurs sont tels qu'ils autorisent un déphasage entre le premier signal (SI) et le second signal (S2). 14. Calculateur de commande de vol d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de signaux alternatifs selon l'une des revendications 1 à 13. 15. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de signaux alternatifs selon l'une des revendications 1 à 13. 16. Aéronef caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur de commande de vol selon la revendication 14.10