Brevet FR3068465A1 — publié le 20190104

L'in :non concerne' )cédés de mesure utilint un capteur de dépla__ ARIERE PLAN CE L'- En référence à la figure 1, un captouc LVDT 1 (pour near Variable T:)F4 ,--tia/ Transformer) comp:2,rLe ndrque dans lequel sont_ intégrés un translorm_eur et magné li tra7- dunirend Lc errocLerrert primaire 3, u- prailur unrduement secondaire 4 et un deuxième enroule- 10 ment s.:(.7,:ndaire 5. Le ncyaa nocriétique 2 coulisse axi,ule- ment d.FinF, le cor: lindr mod fie ainsi la champ que oui ne dans ledit corPs cy- :L:c due. Uno i d'excitation Ve est appliquée au. borines 15 de l' nroulement primaire 3. La tension d'excitation 20 reccndre 5. La position du noyau magnétique 2 est obtenue à partir du rapport R : R-.crin Va)-air ,...r.p(Va)+amp ou am Va) 1.:,litude de la première :ension ce mesure 25 \T ampçVb) est l'amplitude de la deux -me de mesure Généralement, amp(Va) est obtenue grâce é ire démodu- lation ,nc.:_rdne de Va sur cric pàride d'e , et rot: (VI.. ei -'r---enue grâce d(=ddulation syr. cii ccc de 30 Vb une - emo sure est alors supérieur à Le teps de capon deux périodes d'exciLa ce qui est rolotivement impor- tant. La vitesse non n..1.1 .:iu noyau rnaqn.étJ. nie 2 red par ailleurs le rapport R non corietaoc entr ,:- ,-..eriod, 35 are -in de ._aL.r:e sur la mo- de la pos ion. et une f> uc.nce cairn cia 4 et Teeure ,Imes dn deième 2 Il , assi ible d'utilis une dli:1 on .asyhl.oLs. telle. démodulatior ond Tt - us sen- sble aux D environnemenLnix, que soit leur fréquence. OBJET L- _nvention e pour objet amàl de la mesure ,:ans un cab:eur Hn u=r- ind-1 L'INVENTION 10 En vue de la réT isaiion de ce but, opose un procédé de esure como -cnant les. étapes d' enquérir première intégration -,gue si- gnal réeuieent sur erre fenêtre glissante de ale à 20 une périege d'excitaticn pour obtenir deux 'Inaux inté- grés ; une cu:1ueee intégration de chaque si- numériser e mesure aux u..ornes e nee enou- lements second placement 15 muliiedier la tension r Zone et signaux .0 un transf=rateur 1' _ ur de de- mesuré un sinus de )uL- obtenir deux ir et, pour cha tension de meure, par un cos nus de référence :_ant ; gnal inté, une demi-période 25 doublement inte ie issante 1.,2 largeur égale à excitiLion pour r deux signaux obtenir à partir des signaux doublement iiL6rîré des 1 4 -._ des deux tensions de mesure ; _y produir, à partir des amplitudes des deux ten- de m,r2sur une estimation. d'une ,.Ition d'un noyau 30 T..Lrrécique c déplacement :1111n_f. D'autres caractéristiques et avantage de 1" ressortiront à la lecture de la description qui scie n'en mode de réalisation particulier non limitatif du tin. 35 DPIV:7"; IrON D:S DESSINS Il 12eré2, fait auei ilis nrexéu, parmi lesqucis : Igure I r-:p,resente un or LVDT ; figure 2 ep =-3ente un premier traitement alisé sur les tensions de mesure ; - la figure 3 représente un deuxième traitement réalisé sur les tensions mesure ; - la fH2 T représente la COn pinée du premier traite- t du dTLlLnre t T nt sur les tens_or,, de =sure figures 5 et 6 représentent une mesure d'une vitesse de variation d'un roorcrt R. DESCRIPTION D .TAILLEE DE L'IN1ENTI- Le mesure selon l'invention e mis en mais il pourrait mis en uvs-!ie un te traitement, pr c'xemple dans un pr cesseur, un TcrTcontrô1eur du un . Le FPGA est relié à un convertiss,. .:alegique rurreri Le precL-1' réa7 tout d'abord ue démodu- la '011 première tension de mas era Va et de iL. t-umlj:2me tans- on mesure Vb. Le procédé de mesure consiste tout d'atoc à otHr la premire tension de mesure Va et la - de nesure premnre tcnson la tee rersice de mésu Vb sont H cru.ses iï.lianément, ma: la pr Tière tension dc ncsur - la deu nième tension cia mesure Vb pourraient H ra nncu sas de manière alternée. Le choix entre l'acquisiti m simultanée et l'ac usition al- ternée dépend des resc: -::es matérielles (,:rdua et de leur out::.7- hà rnriere tension m.:sure Va et la deuxléme ten- sion de C5UTJO VH. sont ensuite :7:e-risées par le convertis- seur analeg_q_u_: numérique. En rélence à la figure 2, le ):édé de mesure com- J tout d'abord la mise en oeuvre d'un premier traitement 10. Le premier traitement 10 est tout d'ab:. 4 la premièr_: (:re mesure Va, suite à sa nu:-eisation érique. Va - multipliée, par référence SIN REF., pour obtenir un premier Le pr( -ier tra coTpo te ensuite une premiere icLégratinu. Te -mier signal résultant est intégré un premier bloc ateur 12. 10 ,gue nouvel échantillonnage la premièrc tension dé. mesure Va, le premier bloc int eur 12 le. premier signal résultant sur lus dernier points d'échantillonnage d'unr période d', réalise ainsi une première ir:Léur :ition sur une fennec glissante de 15 largeur égale à une période itation. NPT=32, mais le nomore NPT pourrait ilrn difféc2=ple égal iunL elors nsur-' eTier bloc i teur 12, un premier signal intég-é .a première Len- 20 sien de mesure Va. La première tension de mesure Va est -7,..u.ssi multipliée, - un , uxième multiplieur il. à un cos Ur, deuxième sora1 résultant est alors intégré par un 25 deuxure bloc reneur 14. chaque nouvel échantillonnera de la première tension dc mes:_,re Va, le de=ième bloc in_ :rateur F intègre le signal résuiLac sur les ceints J=tillonnage d'u-e r,,erinde d' se 30 ans une première t sur une fenêtre g._ssante de largeur égale à une péIi.oc:. Ici, NPT=32, mais le nombre NPT pourrait être diffé- rent, exemple égal à 64. On ortie du ceuxième bloc intégra-:al intégré S2 pour la. première 35 Leur 14, tension de par le eenvel7tisseur analogi La première tension de un premier multiplieur 11, Le prene bloc in.1 ra--_eur 12 et le dcjxXme bloc. tégrateeb l sc.it ici sen-diables. Un d'algorjt"-T du preTier bloc egraur 12 et du L intég: teur 14 est fourni en uinexe 1 de cette ription. cricsLe ment 10 es: ensuite reelisé de la r.:ie munire sur la ruxirie-sis. esure Vn. a un -)ren±e-, 1:i: - .té pour la dedilâme iijsion de mesure " En référence I la figure 3, le procède de mesure com- 10 p- cri. rrute la m'se en oeuvre d tr itement 20. traitement 20 est tout dr-to )1içu sur le Di:"(21:1_t nLégré Si et sur le lee:xîème signal intégré tension de rr.eu- Le dee traitéTtent 20 coT.r.orte teu-7_ d'abord une 15 deuxième inogration. Un lrr s1èrne bloc intégr--é,r 21, scmbirb:Io au preTier bloc 1 irac utilisé pour le premié ig:-el tégré Si. La (:.eumiè= intég- 20 une fenêtre glissnte des cette fois réalisée sur derniers points, ce qui corresporci à une 1 Ti-période d'excitation. De même, un q e:Ie bloc inL_ au premier 12, est uLi ..21flc si_ S 25 La deuniéTe eégi_--'on cet I. -Icuyeau 'sée sur une fenêtre glissante NPT/2 dnrnius points, ce qui corres- pond à une dcm_ ode d'exc:tien. On obic::. .insi un :rem an s'cina7 fi,ce r'r mL et un deux -Hème qnal double'.-lent intégré. Le 30 doublement n..écjré et _ luxième signal cloL;.i._crmeut sont ensuite ( au c- , respectivement par premier bloc n 22 et par un deu7,-.7 7ne bloc d'éévation 24, _ement in.iéclre et le d ensuite senmes par un sDmfLdcalcue- ensuite une racine (.2de: signal teur 25. Un semblebl eur le deu- 6 signal Le èp .:E-;.:.1tement --Tte enfin un bloc de gain 27. G du bloc de gain 27 est : de=d/2), Le Nbits-1)/10*(Nstep_demod)/2) 5 G=1/(- où : - 1/ .,- (Tin -1)/10 permet de - pc,mi- nal du convor- sseù7 analogique numérique r un ADC Nbits ayant sa ulcin échelle sur 10V) ; 10 - Nstcc mc'JjL ,-_,,errret ( corriger le gain de mièru 1=07:ion -ation ; - Nstep c Te.: de corriger le gain de la deux 1 ion :ion : - 1/2 est une ccns_ 15 Le gain G prenu nsi mpte le convertisseur ana- la nrique cL les éte ce de calcul. len-t sortie du de=eme l'amplitude tensicn e Le deux rci _cment 27 est ensu- liqu de la 20 même manière le premier .signal incégré Si et sur le deuxième signal intégré S2 de la deuxième tension de mesure Vb. Le deuxième tatement 27, sur une n'-oériode. pe- _ signal r,.sidùel aorès le premier 10, ce signal résidu.el ctant de fré- quence égal à fois la fréquence d'cxcitation. 071 c, en sortie (=ni deu/Lième tratement 20, l'amplitude ai.. de la .deuxême ter *crl de VasL La recrésar.te r Tisa Cri oeuvre 0=b- du 30 premier Lrnitement 10 et rie deuiem.e -.2ment 20. Le premier traiteTent :0 est réa.teci pour la première tension de mesure Va : bloc --ctionne: Le premier tr,,YteTent 77 c.0. tLIqe t chaucie a= 'sition de la ion ( a. .35 Le pemier la deuxième tension t mesurc bl 7 Le - est tr* 7e à quisition tension de T: Le ciuxie e traitement 20 est réalisé tension ce mesure Va : bloc f 32. traftement 20 ,-,sL ue nouvelle acIr la première cnàcue nouvelle e mesur.a, Va. Le dcum r la deuxième tension de mesure Vb : 1-1 no for r:. Le deuxième traitemc 20 triggé à chaque nouvelle 10 acquisition de la deu7H'T tension d- mesure Vb. Le rapport R est ensuite ceiculé par le bloc de calcul 36 : R- arlp -amp(Vb La position du 1 que est alors lmée à 15 partir du rapport R. Avantageui, et en ré0e.rerce e la figure 5, le pro- cédé de .lesure clan l'in mesul:J aussi une vitesse de v tisième trai- tement 40'. 20 Le procédé de mes'.:,re réalise une démodulation syn- chrone sur un signal de vitesse o sent de la vitesse de vani au rapport R. reste peut être étant positive ou négu_ive, con- -t-ra t R qui as forcément positi:-7 et com- 25 prie entre et 1. Comme le démodulation synchrone produite par le pre- mier tratereet et le deuxième trai-..cmcnt its plus tôt fournit l' du signal c ,:rée, et donc la aleur abaclua, on ie putt pas injecter directement les 1gnaux 30 dc-2:1113 i, algorithmer tondant au premier traltemeht au deuxième trait Si tel était le cas, l'algorithme sortirat la valeur absolue de la -esse. Or, celle-ci peut e. Ains la démc.j_lation, le teii traitement 35 40 c.cenperte cm crLciturc.cnt 41. Le 41 est mis et oeuvre sur la prem tes°jc- mesure 8 Va (t ) Vb(t). 111-7 a:_nsi les signa-..., V1(t) et V2(t) : V1(t)=(Va(t).sin(wt)+Vb(t).sin(wt)).Vmax.T+(Va(t).sin(wt)- Va(t).sin(w(t-T))) ; V= ). sin ).Vmax 1+(Vb(t).sin(wt)- Vb.L où : 10 - Vmax : vitee de variation maximale attendue (cons- tante tvpH qeTe.t eaie. à 100/s) ; - t elcul - t-T =if. L:repencan à une excitation avant l' 15 - T :ciuric ce la période d'excitation = période de dé- modulation (constante) Les signaux ités dl (t) et V2(t) ont une amp. tudo 'Jmax-V() tant -Fe V(t. 1' -r"-ement est fourni en 20 7exe î tu ::e. desci Le premier craitment 13 et le deuxième ftaitement 20 qui ont tt évocve plus Ln scii.. ensuite ar.Dliqués sur cha , signaux prè LiaiL( V2(t). On nu La que la el;x]èTe integrati est pas nécessirement réas4e. 25 repport R', -valet au rappor: R, est calculé R'=(VoutA-VDutB)/(amp(Va)+amp(Vb)), où : VouLA et Vou D sent les 'alc au:.. , .éré..a cL,1 ta mesure 30 cri am. et an- 0nL les :::s de 1'alcie -..bne démodu],. :n de la iisuion Le catsuitat obtenu est égal à 2x la vitesse de varia- tion rapport R (à vitesse constante). ns 35 est appililué nir V2(t) : en rt.Lérence à la figure 6, le p 51, puis obtenir V1(t) : 5. :1- 9 Le premier rilcment 10 et le de traite-ren2 20 sont ensuite auol.ui- sur la sortiE ,d : 51 : bleu 52. Le , :tent 10 et le deu.xieTe traitement 20 sont ensui: ,ppli .J sur la sortie du bloc 55 : bloc 56. 5 On I - Pour . e! bloc 51 : VX-Va et VY=Vb Dur (..éDoll-ation de la vitesse. Va ; - Pour le bloc 55 : VX-Vb et -ir dà1-1C:C _Lon de la vitesse Vb. 10 Le signal VAPVB cuidant à 1'amoYt:Ide de Va°Vb issu do l'algorithme de démiation de uus ucun et uti]d né pour le c1 - 1 de 13 T1tesse. En selon en gains en inrécisilr, or filtrage simple rajouté. Te ain final est lu. suivant : 15 G=singl /(2^(ADCJ?bits-1)/10- rle(P,t,p_demod)/2)). Lu gain comp e 12. gain du cc.n,.,F,r7isseur .p.10 1, e 17 comppsa:ion de 1'iLéguiLiti _ion est nuise en coin Bien enTndu, ion n's oas limitée au rrudie de 20 réalisation décrit mais cnglobe toute varic tu entrar-: dans le champ de l'invention telle cule définie par les reedi::.ions. L'invention s'a,=lique aussi à 25 10 ANNEXES 5 function y = fcn_ TTdre0(A,Nstep demod) persistr, _ mat I Tmorisn.._ton FPGA des données ae- q.:_iise. 71.oir cycliquemenL) cm_ sitiDn de la dern.irn, donnée ac- 10 q..J dara la e mat if isempty(mat) % t-single(zeros .=uint8(1); % :nt if cnt REVENDICATIONS1. P. ccd-! de mesure comprenant les étapes d' sn.j ér r et de numére.-- deux t nste, sure (Va, bor de deux enro --:Lqnts scJnda_ (4, 5) tra =,formaeur d'un ccur de deplaement inductif pour chaque tension de mesure, de : 10 multiplier la tension de mesure par un sinus de (SIN RIT) et par un esins de -,:rOrence pour obtenir deux nignaux rèsoî tant ; réaliser une nr-mière a ion de chaque si- gnal résultant une fenètre glissa: de largai Pos7_e. à 15 une période d'e ation pour obtenir deux signaux intégrés (Si, S2) ; . deuxième ±.n:égraicn de chaque si- gnal inté une fenetre glissnnnc cL largeur Pjele à une demi- d'excitation pour U :r deux ru "aux 20 doublement intégrés ; obtenir A partir des signaux doublement intégrés des ampli_odes des ux tensH.ons ne urnes_ ne, part r des ampi tuc]es tsr deur sinus de mesura, --riaton d'une 'sitioli un ne:, 25 igue du ca,_sur de L.nenent. oreetH.f, 2. Proe-.édé de mes-;-e s eic:.ri la revendie-ation 1,com- ant en unes 30 30 R= Llmo(VL1 où amp(V::: une R tel '(amp ut une amplitu,ee esse de varia- première tnssun de me- sure aux bornes d'un premier enroulement seconaire et amp(-,,Tb) est une amr2.1it-ede d'une 1 tension ec:, mesure aux darnes d'un cs.-]xierre e emenn. ne. 35 3. mesure selon la revendication 1, dans 14 1L 1 1 1' _,_mesurer e vitesse de riJation cL :ap-