WILLOTEAUX G (FR)
| US3842371A | 1974-10-15 | |||
| US3429189A | 1969-02-25 | |||
| US3355952A | 1967-12-05 | |||
| US3782205A | 1974-01-01 |
Hewlett-Packard Journal, vol. 24, no. 10, publié en juin 1973, Palto Alto Californie, Horner e.a. "DMM and DAC modules expand low-cost measuring system" voir page 7-14
| 1. | Intégrateur de précision à sorties incrémentales du type comprenant ': un amplificateur opérationnel monté en intégra teur, sommateur analogique qui effectue une somme de courants I, et I2 à l'entrée de l'intégrateur (point A) ; le courant I2 pouvant résulter de la connection d'une résistance R„ à un générateur de tensions symétriques de référence (Vr) ; (Vr+) par l'intermédiaire de deux interrupteurs (fig.l) ; la sortie de l 'intégrateur analogique (point S) étant con¬ nectée d'une part, à un inverseur par l'intermédiaire d'une bascule donnant le signe de la tension de sortie, et d'au¬ tre part, à un détecteur de niveau par l'intermédiaire d'un redresseur à double alternance, ledit détecteur commandant un circuit monostable relié à chacun des deux interrupteurs par l'intermédiaire de l'inverseur, ayant pour effet de déli¬ vrer à travers la résistance R2 (fig.l précitée) des quanti¬ tés d'électricité calibrées, caractérisé en ce que le cou¬ rant ï2 est obtenu par la décharge d'une capacité C2 (fig.2), et en ce que le générateur de tensions symétriques de réfé¬ rence (Vr) ; (Vr+) est remplacé par un générateur de ten¬ sion simple Vr, ce qui a pour effet de délivrer des quanti¬ tés d'électricité calibrées suivant la formule : ΔQ ≈ C Vr . |
| 2. | Intégrateur de précision selon la revendication 1 dans lequel les quantités d'électricité sont stockées dans la ca¬ pacité C2 au moyen d'un interrupteur double de charge, et _ les quantités d'électricité sont délivrées au moyen de l'un des deux interrupteurs doubles de décharge. |
| 3. | Intégrateur de précision selon l'une quelconque des re¬ vendications 1 ou 2, dans lequel l'interrupteur de charge précité est commandé directement par un circuit monostable et en ce que l'inverseur précité commande lesdits interrup teurs de décharge. |
| 4. | Capteur asservi à sorties incrémentales résultant de l 'utilisation d'un intégrateur de précision à sorties incréè mentales selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur à mesurer, primitivement électrique, devient une grandeur physique mise en évidence par un générateur de for¬ ce, électromécanique et/ou électromagnétique, par le fait que l'amplificateur analogique de l 'intégrateur de précision à sorties incrémentales (bornes AS, fig.2) est remplacé par le générateur de force du capteur asservi (fig.3), dont le courant de rappel est le courant I2 de décharge de la capa¬ cité C2 ; le montage précité ayant pour effet de numériser la boucle d'asservissement. |
| 5. | Capteur asservi selon la revendication 4, dans lequel ledit générateur de force comprend une bobine travaillant en rappel, traversée directement par le courant I, précité de décharge, ce qui a pour effet de minimiser l 'écart entre la grandeur à mesurer, convertie en force, et la force de rappel de 1 ' électroaimant . |
| 6. | Capteur asservi selon la revendication 5, caractérisé en ce que la force ou grandeur à mesurer apparait sur les bor nés de sorties S, , S2, sous forme d'impulsions, qui repré¬ sentent l 'incrément de l'intégrale par rapport au temps de ladite grandeur ; si le capteur est un accéléromètre, la grandeur à mesurer est une accélération et les impulsions de sorties représentent des incréments de vitesse ; et si le capteur est un gyrometre, la grandeur à mesurer est une vitesse angulaire et les impulsions de sortie représentent des incréments d'angle. |
INTEGRATEUR INCREMENTAL ET CAPTEURS ASSERVIS EN RESULTANT
La présente invention a pour objet un perfectionnement à un intégrateur de précision et les capteurs asservis à sorties incrémentales en résultant.
La présente invention s'applique particulièrement aux inté¬ grateurs comprenant un amplificateur opérationnel monté en intégrateur sommateur qui effectue une somme de courants I, et à l'entrée de l'intégrateur et dans lesquels le cou¬ rant I ry peut résulter de la connection d'une résistance R 2 à un générateur de tensions symétriques de référence (Vr-); (Vr+) par l'intermédiaire de deux interrupteurs (fig.l) ; la sortie de l'intégrateur analogique (point S) étant con¬ nectée d'une part, à un inverseur par l'intermédiaire d'une bascule donnant le signe de la tension de sortie, et d'au- tre part, à un détecteur de niveau par l'intermédiaire d'un redresseur à double alternance, ledit détecteur commandant . un circuit monostable relié à chacun des deux interrupteurs par l'intermédiaire de l'inverseur, ayant pour effet de délivrer à travers la résistance R 2 des quantités d'élec- tricité calibrées suivant, la formule :
La principale difficulté de réalisation des intégrateurs à sorties incrémentales connus réside en ce que, la quantité d'électricité est généralement définie par une impulsion de courant calibré en intensité et en durée.
Un autre inconvénient du montage connu est de nécessiter deux tensions de références symétriques et ajustées.
Un autre inconvénient des montages connus de ce type réside
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dans leur sensibilité d'une part, à la vitesse de commuta¬ tion et d'autre part, à la résistance de conduction parasite des interrupteurs.
L'intégrateur de précision à sorties incrémentales selon la présente invention supprime l'ensemble de ces inconvé¬ nients .
Dans ce nouvel intégrateur le courant I 2 est obtenu par la décharge d'une capacité C 2 , délivrant des quantités d'élec¬ tricité calibrées suivant la formule:
ΔQ = C, Vr (3)
La présente invention a aussi pour objet, un capteur asservi à sorties incrémentales résultant de l'utilisation dudit intégrateur de précision à sorties incrémentales, capteur dans lequel la grandeur à mesurer, primitivement électri¬ que, devient une grandeur physique, mise en évidence par un générateur de force électro-mécanique, par le fait que l'amplificateur analogique de l 'intégrateur de précision à sorties incrémentales, (bornes A-S, fig.2) est remplacé par le générateur de force du capteur asservi, (fig.3), dont le courant de rappel est le courant I 2 de décharge de la capacité C 2 .
Un premier objet de ce capteur est de minimiser l'écart en¬ tre une grandeur à mesurer convertie en force et la force de rappel-, et de l'exprimer de façon numérique.
Un autre objet de ce capteur, est de s'appliquer indiffé¬ remment à tous les capteurs asservis dans tous les cas où la grandeur à mesurer peut être convertie en force, impli¬ quant un générateur de force tel que par exemple un élec- tro-aimant, devant mesurer, à titre d'exemple non limitatif, une accélération ou une vitesse angulaire.
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Les caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront au cours de la description qui va suivre des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif.
Les figures 1 et 2 des dessins joints représentent respec¬ tivement un circuit d'intégrateur connu (fig.l) et l'inté¬ grateur de précision selon la présente invention (fig.2).
La figure 3 est le schéma du capteur asservi à sorties in- crementales résultant de l'utilisation de l'intégrateur de précision selon la présente invention (fig.2).
La figure 4 est une représentation agrandie du rectangle pointillé de la figure 3.
On voit sur la figure 1, un intégrateur de précision à sor¬ ties incrémentales du type comprenant : un amplificateur opérationnel monté en intégrateur, sommateur analogique qui effectue une somme de courants I, et I 2 à l'entrée de l'in- tégrateur (point A) ; le courant I 2 pouvant résulter de la connection d'une résistance R 2 à un générateur de tensions symétriques de référence (Vr-) ; (Vr+) par l'intermédiaire de deux interrupteurs (fig.l) ; la sortie de l'intégrateur analogique (point S) étant connectée d'une part, à un in- verseur par l'intermédiaire d'une bascule donnant le signe de la tension de sortie, et d'autre part, à un détecteur de niveau par l'intermédiaire d'un redresseur à double alter¬ nance, ledit détecteur commandant un circuit monostable relié à chacun des deux interrupteurs par l'intermédiaire de l'inverseur, ayant pour effet de délivrer à travers la résistance R 2 (fig.l précitée) des quantités d'électricité calibrées suivant les formules (1) et (2) précitées.
Dans l'intégrateur de précision selon la présente invention (fig.2) le courant I 2 est obtenu par la décharge d'une capa-
O PI
Λ. WIPO
cité C«, et le générateur de tensions symétriques de réf rence (Vr-) ; (Vr+) est remplacé par un générateur de te sion simple Vr, et les quantités d'électricité delivre.es sont calibrées suivant la formule :
ΛQ = C 2 Vr (3)
Par ailleurs, des interrupteurs doubles de charge et de décharge sont prévus, reliés en parallèle à la capacité L'interrupteur de charge précité est commandé directemen par un circuit monostable 7 et l'inverseur précité comma lesdits interrupteurs de décharge.
Comme précédemment, la sortie de l'intégrateur analogiqu (point S) est connectée à l'inverseur par l'intermédiair d'une bascule donnant le signe de la tension de sortie, d'autre part, à un détecteur de niveau par l'intermédiai d'un redresseur à double alternance, ledit détecteur com mandant le circuit monostable précité.
Nous allons maintenant décrire le mode de fonctionnement l'intégrateur de précision proposé.
Dans le cas général, un intégrateur à sorties incrémenta comprend un intégrateur analogique dont la tension de so tie (S) est asservie, par une boucle supplémentaire de contre réaction, de façon à rester entre deux valeurs li tes arbitraires -S Q et +S 'D -S S 'D *
Sr, est le seuil du détecteur de niveau
Tant que la tension de sortie de l'intégrateur analogiqu
(S) est comprise entre les limites •S D et +S-, les deu interrupteurs sont couverts (fig.l) et le courant I 2 est nul .
Lorsque la tension (S) atteint l'une des limites -S D +
sous l'effet du courant I, , le détecteur de niveau commande le monostable qui ferme immédiatement un interrupteur pen¬ dant une durée définie très précise.
L'interrupteur commandé est déterminé en fonction du signe de la tension S, de façon à ramener celle-ci vers zéro. L'impulsion issue du monostable est reliée à l'une des sor¬ ties correspondantes SI ou S2.
Dans l'intégrateur de précision selon l'invention (fig.2), quand la tension de sortie de l'intégrateur analogique (S) est comprise entre les limites -S D et +S précitées, l'in¬ terrupteur double de charge est fermé et les interrupteurs doubles de décharge ouverts. La capacité C 2 est donc chargée à la tension de référence Vr, toujours dans le même sens.
Comme dans le cas précédent, quand S = +_ S--,, le détecteur de niveau commande un monostable ; celui-ci ouvre l'inter¬ rupteur double de charge de la capacité C 2 et ferme les interrupteurs doubles de décharge. L'interrupteur double de décharge commandé est déterminé en fonction du signe de la tension S de façon à ramener celle-ci vers zéro .
L'impulsion de commande de décharge issue du monostable (ligne 3) est reliée à l'une des sorties S, ou S 2 en fonc¬ tion de la position de l'inverseur.
Signalons finalement un autre avantage industriel, non évi¬ dent, de l'intégrateur de précision, selon la présente in- vention, est de permettre l'emploi d'un circuit monostable à large tolérance, ce qui n'était pas possible dans le mon¬ tage connu précité, qui exige un circuit monostable à tolé¬ rance étroite.
Les domaines d'utilisation d'un intégrateur de ce type sont multiples.
O PI WIPO m
On peut l 'utiliser notamment dans l'aéronautique pour num riser la sortie d'un capteur comme par exemple un accélér mètre à rappel asservi (Technique Strap Down).
Le montage selon l'invention consiste dans ce cas à rempl cer la grandeur, primitivement électrique, mesurée par l' tégrateur analogique entre A et S,, logé dans le rectangle pointillé de la figure 2, par une grandeur physique mise évidence par un capteur asservi connu en soi, compris ent les bornes A et S de la figure 3.
L'ensemble de la boucle, externe audit rectangle, restant inchangé, cette boucle allant de la borne S à la borne A réciproquement comprenant : - un générateur de tension simple Vr,
- des interrupteurs doubles de charge et de décharge, rel en parallèles à une capacité C 2 ,
- un circuit monostable 7 commandant directement l'interr teur de charge ; et un inverseur 3 commandant l'interrupt de décharge.
La sortie S du composant précité est connectée à un inver seur 3 par l'intermédiaire d'une bascule donnant le signe de la tension de sortie ; et d'autre part, à un détecteur de niveau 5 par l'intermédiaire d'un redresseur à double alternance 6, ledit détecteur commandant le circuit monos table 7.
Ce capteur asservi comprend : une bobine 1 de rappel agis sant sur un organe mobile 2, schématisé par un pendule da le cas considéré, se déplaçant dans un champ magnétique (fig.4).
Le capteur asservi à sorties incrémentales résultant de c montage fonctionne comme suit : la force/ou grandeur à me rer, qui est soit une accélération, soit une giration, ag sur l'organe mobile du capteur ; son détecteur d'écart es
relié à un réseau correcteur de phase et de gain, dont la sortie commande l'inverseur 3 à partir du point S.
Le courant I 2 de décharge de la capacité C-,, peut traverser la bobine 1 de rappel du capteur dans un sens ou dans l'au¬ tre (fig.4).
L'asservissement du capteur connu en soi, comprenant le détecteur d'écart et son réseau correcteur de phase devient par l'intermédiaire du montage de la présente invention, une boucle incrémentale.
Bien entendu, la grandeur physique précitée peut être mise en évidence par un générateur de force électro-mécanique et/ou électro-magnétique.
-^ΌREA