<EMI ID=1.1>
La présente invention se rapporte aux dispositifs de télémétrie automatique destinée plus particulièrement aux appareils radioélectriques du
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asservissement automatique.d'une position, à l'aide d'un signal de position présentant un écart variable par rapport à un signal de référence ou d'origine récurrente
Elle a pour but un procédé de télémétrie offrant une grande précision permettant d'éviter pratiquement les erreurs dues aux variations des tensions d'alimentation. Ce procédé présente en outre, l'avantage d'éliminer les perturbations par les signaux parasites même de forte amplitude et occupant un substantiel écart du signal de position choisi, et même les signaux qui tombent dans la zone du signal reçu à condition que leur récurrence soit différente de celle des signaux d'origine,.
Elle a également pour but des modes de réalisation de ces procédés, relativement simples et d'un fonctionnement sur.
Elle a plus particulièrement pour .but la réalisation d'un appareil du type Radar avec régulation automatique par asservissement de la position de certains organes et dispositifs qu'il commande, sur la distance d'un obstacle particulier choisi, cet obstacle pouvant être mobile. -
La méthode de télémétrie suivant l'invention consiste à dériver du signal d'origine (ou de référence) reccurrent, un signal local, ayant la même récurrence (et une certaine largeur), modulé en position avec une fréquence de récurrence substantiellement inférieure à la précédente, et avec une excursion dans le temps d'amplitude nettement inférieure au temps séparant deux impulsions d'origine entre lesquelles la position moyenne du signal local-est ajustable, à dériver du signal reçu de même récurrence que lesignal d'origine et retardé par rapport à ce dernier, un signal isochrone ayant une certaine largeur, à ajuster ladite position moyenne de manière que cette dernière soit proche du signal dérivé du signal reçu,
à comparer ce dernier avec ledit signal local pour obtenir un signal modulé en largeur suivant la fréquence de modulation du signal locale cette modulation en largeur étant fonction des positions relatives desdits signaux comparés, à dériver du signal modulé en largeur un signal sinusoïdal dont la phase est fonction de l'écart entre ladite position moyenne et le signal reçu, et à utiliser ce signal sinusoïdal pour produire un courant d'asservissement.
Le dispositif suivant l'invention, comprend des moyens pour produire un signal d'origine récurrent, des moyens ajustables synchronisés par le signal d'origine, produisant un signal dit local, ayant un retard ajustable par rapport audit signal d'origine, des moyens modulateurs commandés par ledit signal local, produisant un signal local modulé en position suivant une fréquence de modulation, des moyens récepteurs recevant un signal de position de même récurrence que le signal d'origine, des moyens de comparaison comparant ledit signal local modulé avec le signal de position reçu, cette comparaison ayant pour résultat une onde sinusoïdale dont la fréquence est celle de modulation et dont la phase est fonction de l'écart entre la position moyenne dudit signal local modulé et le signal de position,
et des moyens commandés par lesdits moyens de comparaison fournissant un signal d'asservissement en fonction de la dite phase.
Suivant une variante, lesdits moyens ajustables comprennent un phantastron commandé par lesdits signaux d'origine et produisant ledit signal local, et des moyens de réglage associés au phantastron en vue d'ajuster ledit retard dudit signal locale
Suivant une variante, lesdits moyens de réglage comprennent un organe de réglage manuel et un organe de réglage commandés électriquement.
Suivant une variante, lesdits moyens de réglage comprennent un potentiomètre de haute précision inséré dans le circuit du phantastron et réglant ledit retard.
Suivant une variante, ledit organe de réglage électrique est un moteur électrique commandant le réglage dudit potentiomètre.
Suivant une variante, lesdits moyens modulateurs comprennent un phantastron commandé par lesdits moyens ajustables et un organe de modulation associé audit phantastron en vue de la modulation en position dudit signal local.
Suivant une variante, ledit organe de modulation produit une modulation en position en dents de scie et il comprend un potentiomètre rotatif associé au circuit du phantastron, des moyens modulateurs et un moteur électrique entraînant en mouvement de rotation le potentiomètre de modulation.
Suivant une variante, le dispositif comprend des moyens de sensibilisation du récepteur, commandés par lesdits moyens produisant le signal local et commandant le récepteur des signaux de position, en vue de
le rendre sensible à la réception de ces derniers signaux uniquement pendant des intervalles de temps déterminés d'amplitude donnée et dont la position est commandée par ledit signal local.
Suivant une variante, le dispositif comprend des moyens de mise en forme des signaux, commandés par ledit signal local modulé en position et produisant un double signal carré modulé en position.
Suivant une variante, lesdits moyens de comparaison, comprennent un tube électronique à double commande de coïncidence, produisant à la sortie un signal de durée égale à la durée de superposition dans le temps desdits signaux reçus et desdits signaux modulés en position, produisant des signaux modulés en durée (ou en largeur)
Suivant une variante, lesdits moyens de comparaison comprennent un filtre et un détecteur transformant lesdits signaux modulés en largeur en signal -sinusoïdal"
Suivant une variante, le système comprend un générateur de tension sinusoïdale dont la fréquence est synchrone à la récurrence de ladite modulation en position, avec une phase pouvant être ajustée à une valeur
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de l'onde sinusoïdale produite par lesdits moyens de comparaison et de l'onde sinusoïdale produite par ledit générateur de tension et fournissant un signal électrique continu dont l'amplitude est fonction du déphasage desdites deux ondes sinusoïdales et le sens dépendant du sens dudit déphasage.
Suivant une variante, lesdits moyens discriminateurs commandent ledit organe de réglage commandé électriquement, associé auxdits moyens ajustàbles produisant le signal local.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des figures ci-jointes à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles:
la figure 1 représente très schématiquement le di spositif de l'invention; la figure 2 représente les diagrammes des signaux utilisés dans le dispositif de la figure 1; la figure 3 représente schématiquement, plus en'détail le dispositif de l'invention; <EMI ID=4.1> <EMI ID=5.1>
Les figures 5a, 5b et 5c montrent diagrammatiquement des signaux obtenus lors du fonctionnement du dispositif de la figure 3 pour trois positions différentes du signal reçue Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un générateur 1
de signaux brefs et récurrents 0 que l'on voit sur la figure 2 (0) séparés
par des intervalles de temps T, et un générateur (récepteur) 4, produisant
des signaux P (voir figo 2 (P)) synchrones avec les signaux 0 mais décalés dans le temps par rapport à ces derniers d'un intervalle de temps t . 0 Il s'a-
git de mesurer cet écart t avec une grande précisiono A cet effet (voir fig.2), on produit des signaux locaux (G G) ayant la même récurrence que les signaux
0, mais modulés en position suivant une loi périodique avec une fréquence f inférieure à la fréquence F = 1 des signaux 0. Cette modulation s'effectue
T
<EMI ID=6.1>
yens 2 (figo 1) ajustables à l'aide d'un organe 20, synchronisés sur les signaux 0 et produisant des signaux locaux G (figo 2) ayant la même récurrence
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sont comparés dans le temps dans les moyens de comparaison 5 qui offrent un fonctionnement différentiel permettant de retrouver un signal périodique S
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du sinusoïdal par un dispositif fonctionnant en "filtre passe-bas" laissant passer la composante sinusoïdale fondamentale de la série de FOURRIER dudit signal périodique S, obtenu par ladite comparaison. La phase de cette sinus-
<EMI ID=9.1>
tion de l'amplitude dudit déphasage et dépendant du signe algébrique (c'està-dire du sens)de ce dernier, d est dit "erreur" ou "écart" de la position
<EMI ID=10.1>
ou"signal d'écart" fonction du sens et de l'amplitude de "d"o
A peut servir à commander un instrument de mesure convenable, per-
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
ce dernier varie. En outre, As est utilisé pour la.commande automatique de
<EMI ID=13.1>
une source auxiliaire. Ce qu'il faut, c'est que leur cadence de répétition
<EMI ID=14.1>
ge local et voulu. En outre, 2 et 3 peuvent être intervertis, c'est-à-dire que la modulation précède le réglage dudit retard ou bien ils peuvent être exécutés dans un même dispositif.
Par ailleurs, la forme et la nature des signaux peuvent être choi-sies suivant l'application du système ou pour toute autre raison pourvu que
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les signaux satisfassent aux conditions ci-dessus et définissent nettement
<EMI ID=16.1>
Ce système peut être appliqué pour réaliser des appareils radioélectriques, électriques, électromécaniques., altimètres, télémètres automatiques etc... On peut notamment l'utiliser dans un dispositif de détection d'obstacles sous-marins par appareils à détection ultra-sonore, etc...
L'appareil représenté figure 3 illustre l'application de ce dis-
<EMI ID=17.1>
de temps ou [deg.][deg.]période de récurrence" T. 1 commande un émetteur 9 rayonnant par l'aérien 11 des impulsions brèves d'ultra-haute fréquence,, que l'on supposera ici, avec un retard nul par rapport aux impulions 0. Ces impulsions sont réfléchies par un obstacle, le récepteur 4 muni d'un aérien de réception 12
<EMI ID=18.1>
Ce potentiomètre peut être ajusté soit à la main par un organe de réglage manuel 23 soit par un moteur électrique 24 par l'intermédiaire d'un démultiplicateur mécanique., 21 commande un organe de retard 81 produisant des impul-
<EMI ID=19.1>
rapport au front d'onde de G, t' étant ajustable, 81 à son tour commande
<EMI ID=20.1> à-dire le rendent apte à recevoir les signaux P uniquement pendant ces intervalles Z que l'on appelle "fenêtre de sensibilisation du récepteur". Ainsi.,
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commande en outre un deuxième "phantastron" 31 destiné à moduler en position le signal dérivé du front d'onde de Go A cet effet, un potentiel rotatif 32
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phantastron, et la tension en dents de scie sert à moduler en position l'im-
<EMI ID=25.1> position moyenne t de (G G)m soit celle de la fenêtre Z: t'1 et que (G G)m
balaie en "dents de scie" cette fenêtre.
<EMI ID=26.1>
à l'aide d'un tube multigrille à double commande de déblocage, P' ayant une largeur égale à la moitié de la fenêtre Z, à la sortie de 51 on obtient des signaux modulés en largeur suivant une fréquence f (celle de modulation de
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Le filtre 52 transforme ces signaux modulés en largeur en un si-
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détecté dans 53 ce qui permet de prendre l'enveloppe du signal modulé en amplitude et est transformé par un filtre passe-bas (ne laissant passer que la fréquence f et non les harmoniques) en une onde sinusoïdale de fréquence f.
Les figures 5 permettent de se rendre compte de la manière dont on obtient la modulation en largeur (G G) passant devant la fenêtre Z produit
un signal de largeur proportionnel à l'intersection de la partie médiane hachurée de (G G) avec P' On a représenté ce signal obtenu en hachurant une partie de P' Ces signaux modulés en largeur, donnent après la transforma-
<EMI ID=29.1>
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le signal écho reçu P. La phase � de cette tension sinusoïdale S, issue de 53, est comparée avec la phase fixe � o d'une tension sinusoïdale de même fréquence f que la précédente et fournie par une génératrice 10 entraînée par le moteur 33. Cette comparaison de phase se fait dans le discriminateur de phase 6 qui fournit à sa sortie un courant (ou une = tension) AS dont
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c'est-à-dire qu'on obtient ainsi un "accrochage" du centre de la fenêtre Z
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<EMI ID=33.1>
On voit que ce système présente l'avantage d'être insensible aux impulsions parasites tombant hors de ladite fenêtre de sensibilisation. En outre, même si des signaux parasites tombent dans cette .fenêtre;, ils sont sans action s'ils se produisent "fortuitement", c'est-à-dire s'ils n'ont pas la même fréquence de récurrence que la fenêtre (c'est-à-dire la récurrence de 0). On évite un parasitage systématique par une source émettrice synchrone indépendante du système (un brouillage par un autre émetteur) en modulant à basse fréquence en position les signaux 0 de la source 1 par un "vobulateur". Le système continue à fonctionner puisque la fenêtre et les autres signaux sont rigidement liés aux signaux 0 dont la récurrence peut varier relativement lentement sànss rien changer aux résultats. Ainsi on échappe audit brouillage.
Les signaux "fortuits" tombant dans la "fenêtre" se comportent dans la détection du signal modulé en largeur comme des "points d'erreurs" d'une courbe et sont éliminés.
Le système présente en outre l'avantage d'utiliser un asservissement à un "déphasage" ce qui lui donne plus de sécurité et plus de sensibilité qu'un asservissement par comparaison d'amplitudes utilisé dans de nombreux systèmes actuels.
Dans le système décrit, l'asservissement se fait sur le retard de l'impulsion écho par rapport à l'impulsion émise. Par conséquent, on peut asservir un organe à la distance de-1'obstacle produisant l'écho puisque cette distance est directement proportionnelle dudit retard.
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The present invention relates to automatic telemetry devices intended more particularly for radioelectric devices of the
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automatic control of a position, using a position signal having a variable deviation from a reference signal or from a recurring origin
Its aim is a telemetry method offering great precision, making it possible to practically avoid errors due to variations in supply voltages. This method also has the advantage of eliminating disturbances by parasitic signals even of high amplitude and occupying a substantial deviation from the position signal chosen, and even signals which fall within the zone of the received signal provided that their recurrence is different from that of the original signals ,.
It also aims at embodiments of these methods, which are relatively simple and operate safely.
Its more particular aim is to produce a device of the Radar type with automatic regulation by slaving the position of certain members and devices that it controls, over the distance from a particular chosen obstacle, this obstacle being able to be mobile. -
The telemetry method according to the invention consists in deriving from the recurrent original (or reference) signal, a local signal, having the same recurrence (and a certain width), modulated in position with a recurrence frequency substantially less than the previous, and with a time excursion of amplitude clearly less than the time separating two original pulses between which the average position of the local signal is adjustable, to be derived from the received signal with the same recurrence as the original signal and delayed by relative to the latter, an isochronous signal having a certain width, in adjusting said mean position so that the latter is close to the signal derived from the received signal,
in comparing the latter with said local signal in order to obtain a width modulated signal according to the modulation frequency of the local signal, this width modulation being a function of the relative positions of said compared signals, in deriving from the width modulated signal a sinusoidal signal whose phase is function of the difference between said average position and the received signal, and in using this sinusoidal signal to produce a servo current.
The device according to the invention comprises means for producing a recurring original signal, adjustable means synchronized by the original signal, producing a so-called local signal, having an adjustable delay with respect to said original signal, means modulators controlled by said local signal, producing a local signal modulated in position according to a modulation frequency, receiving means receiving a position signal of the same recurrence as the original signal, comparison means comparing said modulated local signal with the signal position received, this comparison resulting in a sine wave whose frequency is that of modulation and whose phase is a function of the difference between the average position of said modulated local signal and the position signal,
and means controlled by said comparison means supplying a control signal as a function of said phase.
According to a variant, said adjustable means comprise a phantastron controlled by said original signals and producing said local signal, and adjustment means associated with the phantastron in order to adjust said delay of said local signal
According to a variant, said adjustment means comprise a manual adjustment member and an electrically controlled adjustment member.
According to a variant, said adjustment means comprise a high precision potentiometer inserted in the circuit of the phantastron and adjusting said delay.
According to one variant, said electrical adjustment member is an electric motor controlling the adjustment of said potentiometer.
According to a variant, said modulating means comprise a phantastron controlled by said adjustable means and a modulation member associated with said phantastron for the purpose of modulating in position said local signal.
According to a variant, said modulation member produces a modulation in sawtooth position and it comprises a rotary potentiometer associated with the phantastron circuit, modulator means and an electric motor driving the modulation potentiometer in rotational movement.
According to one variant, the device comprises means for sensitizing the receiver, controlled by said means producing the local signal and controlling the receiver of the position signals, with a view to
make it sensitive to the reception of these latter signals only during determined time intervals of given amplitude and the position of which is controlled by said local signal.
According to one variant, the device comprises signal shaping means, controlled by said local signal modulated in position and producing a double square signal modulated in position.
According to one variant, said comparison means comprise an electron tube with double coincidence control, producing at the output a signal of duration equal to the duration of superposition in time of said signals received and of said signals modulated in position, producing signals modulated in duration (or in width)
According to a variant, said means of comparison comprise a filter and a detector transforming said signals modulated in width into signal -sinusoidal "
According to a variant, the system comprises a sinusoidal voltage generator, the frequency of which is synchronous with the recurrence of said modulation in position, with a phase which can be adjusted to a value
<EMI ID = 3.1>
of the sine wave produced by said comparison means and of the sine wave produced by said voltage generator and supplying a continuous electrical signal whose amplitude is a function of the phase shift of said two sine waves and the direction depending on the direction of said phase shift.
According to a variant, said discriminating means control said electrically controlled adjustment member associated with said adjustable means producing the local signal.
The invention will be better understood with the aid of the accompanying figures by way of nonlimiting examples and in which:
FIG. 1 very schematically represents the device of the invention; FIG. 2 represents the diagrams of the signals used in the device of FIG. 1; FIG. 3 diagrammatically represents, in more detail, the device of the invention; <EMI ID = 4.1> <EMI ID = 5.1>
Figures 5a, 5b and 5c show diagrammatically signals obtained during the operation of the device of Figure 3 for three different positions of the signal received The device shown in Figure 1 comprises a generator 1
of short and recurring signals 0 that we see in figure 2 (0) separated
by time intervals T, and a generator (receiver) 4, producing
signals P (see fig. 2 (P)) synchronous with signals 0 but shifted in time with respect to the latter by a time interval t. 0 It is
git to measure this difference t with great precision o For this purpose (see fig. 2), we produce local signals (G G) having the same recurrence as the signals
0, but modulated in position according to a periodic law with a frequency f lower than the frequency F = 1 of the 0 signals. This modulation is carried out
T
<EMI ID = 6.1>
yen 2 (figo 1) adjustable using a device 20, synchronized on signals 0 and producing local signals G (figo 2) having the same recurrence
<EMI ID = 7.1>
are compared over time in the comparison means 5 which offer a differential operation making it possible to find a periodic signal S
<EMI ID = 8.1>
of the sinusoidal by a device operating as a "low-pass filter" allowing the fundamental sinusoidal component of the FOURRIER series to pass through said periodic signal S, obtained by said comparison. The phase of this sinus-
<EMI ID = 9.1>
tion of the amplitude of said phase shift and depending on the algebraic sign (that is to say the direction) of the latter, d is said to be an "error" or "deviation" of the position
<EMI ID = 10.1>
or "deviation signal" depending on the direction and amplitude of "d" o
A can be used to control a suitable measuring instrument, suitable for
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
the latter varies. In addition, As is used for automatic control of
<EMI ID = 13.1>
an auxiliary source. What is needed is that their repetition rate
<EMI ID = 14.1>
local and wanted age. In addition, 2 and 3 can be inverted, that is to say that the modulation precedes the adjustment of said delay or they can be executed in the same device.
In addition, the form and nature of the signals can be chosen according to the application of the system or for any other reason provided that
<EMI ID = 15.1>
the signals satisfy the above conditions and clearly define
<EMI ID = 16.1>
This system can be applied to produce radioelectric, electrical, electromechanical devices, altimeters, automatic rangefinders, etc. It can be used in particular in a device for detecting underwater obstacles by ultrasonic detection devices, etc. ...
The apparatus shown in FIG. 3 illustrates the application of this dis-
<EMI ID = 17.1>
of time or [deg.] [deg.] period of recurrence "T. 1 controls a transmitter 9 radiating by the aerial 11 short pulses of ultra-high frequency, which we will assume here, with a zero delay with respect to the pulses 0. These pulses are reflected by an obstacle, the receiver 4 provided with a receiving aerial 12
<EMI ID = 18.1>
This potentiometer can be adjusted either by hand by a manual adjustment member 23 or by an electric motor 24 via a mechanical reduction gear., 21 controls a delay member 81 producing pulses.
<EMI ID = 19.1>
ratio to the wavefront of G, t 'being adjustable, 81 in turn controls
<EMI ID = 20.1> that is to say make it suitable for receiving the signals P only during these Z intervals which are called “receiver awareness window”. So.,
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
furthermore controls a second "phantastron" 31 intended to modulate in position the signal derived from the wavefront of Go For this purpose, a rotary potential 32
<EMI ID = 23.1>
<EMI ID = 24.1>
phantastron, and the sawtooth tension is used to modulate in position the im-
<EMI ID = 25.1> mean position t of (G G) m is that of window Z: t'1 and that (G G) m
sweeps in "sawtooth" this window.
<EMI ID = 26.1>
using a multigrid tube with double unlocking control, P 'having a width equal to half of the window Z, at the output of 51 we obtain signals modulated in width according to a frequency f (that of modulation of
<EMI ID = 27.1>
The filter 52 transforms these width modulated signals into a si-
<EMI ID = 28.1>
detected in 53 which makes it possible to take the envelope of the amplitude modulated signal and is transformed by a low-pass filter (allowing only the frequency f to pass and not the harmonics) into a sine wave of frequency f.
Figures 5 show how we obtain the width modulation (G G) passing in front of the window Z produced
a signal of width proportional to the intersection of the hatched median part of (G G) with P 'This signal obtained by hatching a part of P' has been represented. These signals modulated in width, give after the transforma-
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
the received echo signal P. The phase � of this sinusoidal voltage S, resulting from 53, is compared with the fixed phase � o a sinusoidal voltage of the same frequency f as the previous one and supplied by a generator 10 driven by the motor 33. This phase comparison is made in the phase discriminator 6 which supplies a current (or a = voltage) at its output. AS of which
<EMI ID = 31.1>
that is to say that we thus obtain a "snap" of the center of the window Z
<EMI ID = 32.1>
<EMI ID = 33.1>
It can be seen that this system has the advantage of being insensitive to parasitic pulses falling outside said sensitization window. Moreover, even if parasitic signals fall in this .window ;, they have no action if they occur "fortuitously", that is to say if they do not have the same repetition frequency as the window (i.e. the recurrence of 0). Systematic interference by a synchronous transmitter source independent of the system (interference by another transmitter) is avoided by low-frequency modulating in position the 0 signals from source 1 by a "vobulator". The system continues to operate since the window and the other signals are rigidly linked to the 0 signals, the recurrence of which can vary relatively slowly without changing the results. Thus we escape said interference.
The "fortuitous" signals falling in the "window" behave in the detection of the width modulated signal as "error points" of a curve and are eliminated.
The system also has the advantage of using a slaving with a "phase shift" which gives it more security and more sensitivity than slaving by comparison of amplitudes used in many current systems.
In the system described, the slaving is done on the delay of the echo pulse with respect to the transmitted pulse. Consequently, an organ can be slaved to the distance from the obstacle producing the echo since this distance is directly proportional to said delay.