FR2460476A2 - HEAT QUANTITY COUNTER - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif de comptage thermique permettant d'apprécier une consommation en énergie thermique en vue, principalement, de la répartition des frais entre des installations de chauffage individuel alimentées par une source commune d'énergie et comportant des sondes thermoélectriques placées sur les radiateurs des installations et un système de traitement centralisé à microprocesseur. The present invention relates to a thermal metering device making it possible to assess a consumption of thermal energy with a view, mainly, to the distribution of costs between individual heating installations supplied by a common source of energy and comprising thermoelectric probes placed on the radiators of the installations and a centralized treatment system with microprocessor.
La présente invention concerne plus particulièrement la lecture des sondes thermoélectriques c'est-à-dire les circuits d'interrogation et le convertisseur analogique'numérique. The present invention relates more particularly to the reading of thermoelectric probes, that is to say the interrogation circuits and the analog-digital converter.
Elle a pour but de permettre la lecture des sondes thermoélectriques avec un nombre minimum de composants actifs installés auprès de chaque sonde, sans nécessiter de tension de référence stable de manière à réduire au minimum le coût de revient du compteur de quantités de chaleur. Its purpose is to allow the reading of thermoelectric probes with a minimum number of active components installed near each probe, without requiring a stable reference voltage so as to minimize the cost price of the heat quantity counter.
Elle a pour objet un compteur de quantités de chaleur dans lequel chaque sonde est montée dans un pont résistif polarisé au moyen d'une ligne d'alimentation fournissant également la tension de référence d'un convertisseur analogique-numérique utilisé, dans le système de traitement centralisé, pour lire les sondes. Its object is a heat quantity counter in which each probe is mounted in a polarized resistive bridge by means of a supply line also supplying the reference voltage of an analog-digital converter used, in the processing system. centralized, to read the probes.
Selon un mode préféré de réalisation la lecture des sondes est commandée par des circuits d'interrogation qui comportent chacun un étage de registre à décalage constitué d'une bascule munie, en entrée, d'une cellule à retard, les étages de registre à décalage des circuits d'interrogation des sondes thermoélectriques connectées à une même ligne de mesure constituant une fois mis en channe un registre à décalage dynamique. According to a preferred embodiment, the reading of the probes is controlled by interrogation circuits which each include a shift register stage consisting of a flip-flop provided, at input, with a delay cell, the shift register stages interrogation circuits of the thermoelectric probes connected to the same measurement line constituting, once set in motion, a dynamic shift register.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront des revendications jointes et de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the appended claims and from the description below of an embodiment given by way of example.
Cette description-sera faite en regard du dessin dans lequel
- la figure 1 représente le schéma électrique général d'un compteur de quantités de chaleur,
- la figure 2 est le schéma électrique d'une sonde thermoélectrique avec son circuit d'interrogation et son circuit de lecture, - et les figures 3 et 4 des schémas électriques de circuits de télémesure utilisables pour la lecture à distance des sondes thermoélectriques.This description will be made with reference to the drawing in which
- Figure 1 shows the general electrical diagram of a heat quantity counter,
- Figure 2 is the electrical diagram of a thermoelectric probe with its interrogation circuit and its reading circuit, - and Figures 3 and 4 electrical diagrams of telemetry circuits used for remote reading of thermoelectric probes.
Le compteur de quantités de chaleur apprécie les quantités de chaleur consommée dans les installations individuelles de chauffage par une intégration dans le temps des puissances thermiques émises par les radiateurs et mesurées approximativement par l'intermédiaire de la température moyenne de chacun d'eux gracie à la relation
P = Po (T - 20)1+n
Po est la puissance émise par un radiateur pour un écart de 300 entre la température du radiateur et la température ambiante. Elle dépend de la nature du radiateur et de son installation, n est un exposant permettant de tenir compte-des variations de la puissance émise par un radiateur en fonction de l'écart entre la température du radiateur et la température ambiante.Il est compris entre 0,2 et 0,4 et dépend de la nature du radiateur et de son installation
T est la température moyenne du radiateur.The heat quantity counter assesses the quantities of heat consumed in individual heating installations by integrating the thermal powers emitted by the radiators over time and measured approximately via the average temperature of each of them thanks to the relationship
P = Po (T - 20) 1 + n
Po is the power emitted by a radiator for a difference of 300 between the temperature of the radiator and the ambient temperature. It depends on the nature of the radiator and its installation, n is an exponent allowing to take into account variations in the power emitted by a radiator as a function of the difference between the temperature of the radiator and the ambient temperature. 0.2 and 0.4 and depends on the nature of the radiator and its installation
T is the average temperature of the radiator.
Le schéma électrique général du compteur de quantitésde chaleur est représenté sur la figure 1. Il comporte - des groupes de mesures représentés par des rectangles tracés en pointillés 1, 2, 3 munis des sondes thermoélectriques 10 et leurs circuits d'interrogation et de lecture 11 - et des moyens centralisés de traitement de l'information comportant un convertisseur analogique-numérique 4 et un microprocesseur 5 avec son clavier de programmation 6 et son circuit d'affichage 7 desservant des groupes de mesure 1, 2, 3 par l'intermédiaire d'un multiplexeur 8 et d'un démultiplexeur 9. The general electrical diagram of the heat quantity counter is represented in FIG. 1. It comprises - groups of measurements represented by rectangles drawn in dotted lines 1, 2, 3 provided with thermoelectric probes 10 and their interrogation and reading circuits 11 - and centralized data processing means comprising an analog-digital converter 4 and a microprocessor 5 with its programming keyboard 6 and its display circuit 7 serving measurement groups 1, 2, 3 via d '' a multiplexer 8 and a demultiplexer 9.
Les groupes de mesure 1 et 2 dits individuels réunissent chacun toutes les sondes thermoélectriques d'une installation individuelle de chauffage. The so-called individual measurement groups 1 and 2 each bring together all the thermoelectric probes of an individual heating installation.
L'un en rassemble six, l'autre cinq. Ces nombres sont donnés à titre purement illustratif et dépendent bien entendu de l'importance des installations individuelles de chauffage. Il peut également y avoir d'autres groupes de mesure analogue aux groupes 1 et 2. Cela est fonction du nombre d'installations individuelles de chauffage. Le groupe de mesure 3 dit commun comporte deux sondes thermoélectrique,l0 placées au départ de la source commune d'énergie thermique.One brings together six, the other five. These numbers are given for illustrative purposes only and of course depend on the size of the individual heating installations. There can also be other measuring groups similar to groups 1 and 2. This depends on the number of individual heating systems. The so-called common measurement group 3 comprises two thermoelectric probes, 10 placed at the start of the common source of thermal energy.
Les circuits d'interrogation 11 auxquels les sondes thermoélectriques 10 sont reliées comportent chacun un étage de registre à décalage qui autorise en fonction de l'état de sa sortie la scrutation ou non, de la sonde thermoélectrique associée, par les moyens centralisés de traitement au moyen d'une ligne de mesure 21, 22 ou 23 affectée à son groupe de mesure. Les étages de registre à décalage des circuits d'interrogation 11 appartenant à un même groupe de mesure 1, 2 ou 3 sont mis en chaîne et forment au registre à décalage à entrée série et sorties parallèles. L'entrée donnée du premier étage dans la chaîne est connectée à une sortie 24 du microprocesseur 5, celle d'un autre étage est connectée à la sortie de l'étage qui le précède dans la chaîne.Les entrées de cadencement des étages de registre à décalage des circuits d'interrogation 11 appartenant à un même groupe de mesure sont connectées en parallèle sur une ligne particulière dite d'horloge 31, 32 ou 33 aboutissant à une sortie du multiplexeur 8. Ce dernier qui est adressé par le microprocesseur 5 met en relation l'une de ses sorties avec une sortie 25 du microprocesseur sur laquelle est disponible un signal d'horloge. The interrogation circuits 11 to which the thermoelectric probes 10 are connected each comprise a shift register stage which authorizes, depending on the state of its output, the scanning or not, of the associated thermoelectric probe, by the centralized processing means at by means of a measurement line 21, 22 or 23 assigned to its measurement group. The shift register stages of the interrogation circuits 11 belonging to the same measurement group 1, 2 or 3 are put in chain and form the shift register with serial input and parallel outputs. The input of the first stage in the chain is connected to an output 24 of the microprocessor 5, that of another stage is connected to the output of the stage which precedes it in the chain. The timing inputs of the register stages offset interrogation circuits 11 belonging to the same measurement group are connected in parallel on a particular line called clock 31, 32 or 33 leading to an output of the multiplexer 8. The latter which is addressed by the microprocessor 5 puts in relation to one of its outputs with an output 25 of the microprocessor on which a clock signal is available.
Les lignes de mesure 21, 22, 23 en provenance des groupes de mesure 1, 2 ou 3 aboutissent aux entrées d'un démultiplexeur 9 qui est adressé par le microprocesseur 5 et dont la sortie aboutit au convertisseur analogiquenumérique 4. The measurement lines 21, 22, 23 coming from the measurement groups 1, 2 or 3 lead to the inputs of a demultiplexer 9 which is addressed by the microprocessor 5 and the output of which leads to the analog-to-digital converter 4.
Chaque sonde thermoélectrique 10 fait partie d'un pont résistif mis sous tension, pour permettre la scrutation, par la sortie de l'étage du registre à décalage du circuit d'interrogation associé. Par convention on désignera dans la suite par 1 l'état de sortie de l'étage de registre à décalage correspondant cette mise sous tension et par O l'état inverse. Each thermoelectric probe 10 is part of a resistive bridge energized, to allow scanning, by the output of the stage of the shift register of the associated interrogation circuit. By convention, the output state of the shift register stage corresponding to this power-up will be denoted by 1, and the opposite state by O.
Au repos, c'est-à-dire en dehors des périodes de scrutation des sondes d'un groupe de mesure 1, 2 ou 3 les étages de registre à décalage des circuits d'interrogation de ce groupe de mesure ne reçoivent aucun signal d'horloge et ont toutes leurs sorties à l'état 0. At rest, that is to say outside the probing periods of the probes of a measurement group 1, 2 or 3, the shift register stages of the interrogation circuits of this measurement group receive no signal d 'clock and have all their outputs at state 0.
En période de scrutation des sondes d'un groupe de mesure 1, 2 ou 3 les étages de registre à décalage des circuits d'interrogation de ce groupe de mesure reçoivent tous un signal d'horloge mais seul l'un d'entre eux a sa sortie à l'état 1, cet état 1 progressant d'étage en étage au rythme du signal d'horloge. During the probing period of the probes of a measurement group 1, 2 or 3, the shift register stages of the interrogation circuits of this measurement group all receive a clock signal but only one of them has its output at state 1, this state 1 progressing from stage to stage at the rate of the clock signal.
La commande de scrutation des sondes thermoélectriques 10 d'un groupe de mesure 1, 2 ou 3 par le microprocesseur 5 s'effectue de la manière suivante
Le microprocesseur 5 adresse le démultiplexeur 9 de manière à relier l'entrée du convertisseur analogique-numérique 4 à la ligne de mesure 21, 22 ou 23 affectée au groupe de mesure considéré 1, 2 ou 3. Il engendre sur sa sortie 25 un signal d'horloge qu'il oriente au moyen de multiplexeur 8 sur la ligne d'horloge 31, 32 ou 33 du groupe de mesure considéré 1, 2 ou 3.The microprocessor 5 scans the thermoelectric probes 10 of a measurement group 1, 2 or 3
The microprocessor 5 addresses the demultiplexer 9 so as to connect the input of the analog-digital converter 4 to the measurement line 21, 22 or 23 assigned to the measurement group considered 1, 2 or 3. It generates on its output 25 a signal clock that it directs by means of multiplexer 8 on the clock line 31, 32 or 33 of the measurement group considered 1, 2 or 3.
Il émet enfin sur sa sortie 24 un signal de départ qui est constitué d'une impulsion recouvrant une période du signal d'horloge et qui permet de faire passer à l'état 1 la sortie de l'étage de registre à décalage placé en tête de channe dans le groupe de mesure considéré. Par la suite le signal d'horloge fait progresser l'état 1 le long des sorties de la chacune des registres à décalage des circuits d'interrogation du groupe de mesure considéré.It finally emits on its output 24 a start signal which consists of a pulse covering a period of the clock signal and which makes it possible to pass to state 1 the output of the shift register stage placed at the head channe in the measurement group considered. Thereafter, the clock signal advances state 1 along the outputs of each of the shift registers of the interrogation circuits of the measurement group considered.
Le microprocesseur 5 effectue des cycles de mesure de manière séquentielle sur tous les groupes de mesure. Il est programmé pour assurer à chaque scrutation la gestion du convertisseur analogique-numérique 4 et réaliser le calcul de la quantité d'énergie dissipée dans le radiateur sur lequel est placée la sonde scrutée en appliquant la relation précitée et la mémorisation de cette quantité. Il assure en outre des opérations annexes telle que la gestion d'un affichage 7 et d'un clavier 6 servant à l'inscription des caractéristiques du réseau de mesure et à la commande de l'affichage des consommations des installations individuelles de chauffage. The microprocessor 5 performs measurement cycles sequentially on all the measurement groups. It is programmed to ensure the management of the analog-digital converter 4 at each scan and to calculate the amount of energy dissipated in the radiator on which the scanned probe is placed by applying the aforementioned relationship and storing this amount. It also provides ancillary operations such as the management of a display 7 and a keyboard 6 used for recording the characteristics of the measurement network and for controlling the display of the consumption of individual heating installations.
La configuration exacte des interconnexions entre le microprocesseur 5 et ses périphériques : clavier 6, affichage 7, convertisseur analogiquenumérique 4, multiplexeur 8 et démultiplexeur 9 qui constituent les moyens de traitement de l'information ainsi que la programmation du microprocesseur 5 utilisée pour lui faire accomplir ses différentes fonctions ne seront pas détaillées car elles font partie de la technique courante des microprocesseurs. The exact configuration of the interconnections between the microprocessor 5 and its peripherals: keyboard 6, display 7, analog-to-digital converter 4, multiplexer 8 and demultiplexer 9 which constitute the means of information processing as well as the programming of the microprocessor 5 used to make it accomplish its various functions will not be detailed since they are part of the common microprocessor technique.
La figure 2 représente en détail le montage d'une sonde thermoélectrique avec ses circuits annexes qui viennent se brancher en parallèle sur une ligne d'alimentation 50, une ligne de masse 51, une ligne d'horloge 52 et une ligne de mesure 54, et en série sur une ligne de progression 53. FIG. 2 shows in detail the mounting of a thermoelectric probe with its auxiliary circuits which are connected in parallel to a supply line 50, a ground line 51, a clock line 52 and a measurement line 54, and in series on a progression line 53.
La sonde thermoélectrique est une thermistance 40 montée en série avec une résistance ajustable 41 et l'espace collecteur-émetteur d'un transistor 42 entre la masse et la ligne d'alimentation 50. The thermoelectric probe is a thermistor 40 connected in series with an adjustable resistor 41 and the collector-emitter space of a transistor 42 between the ground and the supply line 50.
La résistance 41 est ajustable pour permettre l'annulation des effets de l'imprécision de la valeur nominale de la résistance de la thermistance 40. The resistor 41 is adjustable to allow the cancellation of the effects of the imprecision of the nominal value of the resistance of the thermistor 40.
Le transistor 42 est de type PNP à faible tension de saturation émetteurcollecteur. Il fonctionne en interrupteur et commande la mise sous tension de la thermistance 40 au moment de la scrutation.The transistor 42 is of PNP type with low emitter-collector saturation voltage. It operates as a switch and controls the energization of thermistor 40 at the time of scanning.
Le point de raccordement de la thermistance 40 et de la résistance ajustable 41 est connecté à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur différentiel de lecture 43 monté en suiveur de tension et connecté en sortie à la ligne de mesure 54 par l'intermédiaire d'une diode d'isolement 44 et d'une résistance de faible valeur 45. L'entrée inverseuse et la sortie de cet amplificateur différentiel 43 sont interconnectées pour un circuit de contreréaction comprenant la diode d'isolement 44 de manière à éliminer le décalage de tension dû au seuil de cette diode et un réseau formé d'une capacité 46 en parallèle sur une résistance 47 protégeant l'entrée de l'amplificateur tout en lui conservant ses performances dynamiques.Une résistance 48 est connectée en série avec une diode 49 entre le point de connexion de la diode d'isolement 44 et de la résistance 45, et la ligne de progression 53 prise en sortie. Cette résistance 48 permet de fixer la valeur de l'impédance de charge de l'amplificateur différentiel de lecture 43 lorsqu'il est en fonctionnement. The connection point of the thermistor 40 and the adjustable resistor 41 is connected to the non-inverting input of a differential reading amplifier 43 mounted as a voltage follower and connected as an output to the measurement line 54 via d an isolation diode 44 and a low-value resistor 45. The inverting input and the output of this differential amplifier 43 are interconnected for a feedback circuit comprising the isolation diode 44 so as to eliminate the offset of voltage due to the threshold of this diode and a network formed of a capacitor 46 in parallel on a resistor 47 protecting the input of the amplifier while retaining its dynamic performance. A resistor 48 is connected in series with a diode 49 between the connection point of the isolation diode 44 and the resistor 45, and the progression line 53 taken at the output. This resistor 48 makes it possible to set the value of the load impedance of the differential reading amplifier 43 when it is in operation.
La base du transistor 42 est connectée au point médian d'un pont résistif 60, 61 intercalé entre la ligne de polarisation 50 et la sortie d'une bascule . S formée de deux portes logiques "non et" interconnectées 62 et 63. L'entrée complémentée de remise à zéro R est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 64 à la sortie d'une porte logique "non et" à deux entrées 65 dont une entrée est connectée à la ligne d'horloge 52 par l'intermédiaire d'une résistance 66 et dont l'autre entrée est connectée à l'entrée complémentée de remise à un de la bascule . . Cette dernière entrée S est connectée en outre à la sortie d'une porte logique "non et" 67 à deux entrées dont l'une est connectée à la ligne d'horloge 52 par l'intermé- diaire de la résistance 66 et dont l'autre est connectée à la ligne de progression 53 prise en entrée, par l'intermédiaire d'une résistance 68 et à la masse par l'intermédiaire d'une capacité 69. The base of transistor 42 is connected to the midpoint of a resistive bridge 60, 61 interposed between the bias line 50 and the output of a flip-flop. S formed by two interconnected "no and" logic gates 62 and 63. The complemented reset input R is connected via a resistor 64 to the output of a "no and" logic gate with two inputs 65, one input of which is connected to the clock line 52 via a resistor 66 and the other input of which is connected to the complemented reset input of the flip-flop. . This last input S is also connected to the output of a "no and" logic gate 67 with two inputs, one of which is connected to the clock line 52 by means of the resistor 66 and whose l the other is connected to the progression line 53 taken as input, by means of a resistor 68 and to the ground by means of a capacitor 69.
La résistance 64 introduit un retard systématique à l'action de la porte logique "non et" 65 sur la porte logique "non et" 62, retard dû à la capacité d'entrée de cette dernière porte logique. Ce retard élimine tous les risques d'incertitude dans la commande qui pourraient provenir des résidus de commutation des portes logiques "non et" 65 et 67. Resistor 64 introduces a systematic delay to the action of logic gate "no and" 65 on the logic gate "no and" 62, delay due to the input capacity of this latter logic gate. This delay eliminates all the risks of uncertainty in the control which could arise from the switching residues of the logic gates "no and" 65 and 67.
Soit h le signal d'horloge et p celui disponible sur la ligne de progression 53 prise en entrée. La porte logique "non et" 67 permet d'appliquer un signal S de remise à un à la bascule R. S défini par la relation
5 : h. p et l'ensemble des deux portes logiques 'non et" 65 et 67 permettent d'appliquer un signal de remise à zéro à la bascule R. S défini par la relation R:hp
La bascule R. 9 est donc remise à 1 si elle ne l'était pas déjà à l'apparition d'un niveau logique 1 sur la ligne d'horloge 52 et d'un niveau logique 0 au point de connexion de la résistance 68 et de la capacité 69.Let h be the clock signal and p that available on the progression line 53 taken as input. The logic gate "no and" 67 makes it possible to apply a signal S of reset to one to the flip-flop R. S defined by the relation
5: h. p and the set of two logic gates 'no and' 65 and 67 allow a reset signal to be applied to the flip-flop R. S defined by the relation R: hp
The flip-flop R. 9 is therefore reset to 1 if it was not already flipped when a logic level 1 appears on the clock line 52 and a logic level 0 at the connection point of the resistor 68 and capacity 69.
Elle est remise à O si elle ne l'était pas déjà à l'apparition d'un niveau logique 1 sur la ligne d'horloge 52 et d'un niveau logique 1 au point de connexion de la résistance 68 et de la capacité 69.It is reset to 0 if it was not already at the appearance of a logic level 1 on the clock line 52 and a logic level 1 at the connection point of the resistor 68 and the capacitor 69 .
La résistance 68 et la capacité 69 constituent une cellule à retard destinée à retarder les transitions apparaissant sur la ligne de progression 53, en entrée, d'un délai supérieur à une impulsion d'horloge. The resistor 68 and the capacitor 69 constitute a delay cell intended to delay the transitions appearing on the progression line 53, at input, by a delay greater than a clock pulse.
Les quatre portes logiques "non et" 62, 63, 65 et 67 constituent une bascule de type D et forment avec la résistance 68 et la capacité 69 le circuit d'interrogation associé à la thermistance 40. The four logic gates "no and" 62, 63, 65 and 67 constitute a D type flip-flop and together with the resistor 68 and the capacitor 69 form the interrogation circuit associated with the thermistor 40.
La ligne de progression 53 aboutit en entrée à la cellule de retard 68, 69 du circuit d'interrogation et provient en sortie de la bascule RS 62, 63 du circuit d'interrogation. The progression line 53 ends at the input to the delay cell 68, 69 of the interrogation circuit and comes at the output of the flip-flop RS 62, 63 of the interrogation circuit.
Le signal de progression qui l'emprunte est constitué d'une impulsion négative dont les transitions coincident avec les flancs montants de deux impulsions successives d'horloge qui sont des impulsions positives émises à un rythme régulier. The progression signal which borrows from it consists of a negative pulse whose transitions coincide with the rising edges of two successive clock pulses which are positive pulses emitted at a regular rhythm.
En l'absence de scrutation de la thermistance 40, de celle qui la précéde dans son groupe de mesure où, si elle est la première dans son groupe de l'impulsion de progression engendrée par le microprocesseur 5, la ligne de progression 53 reste, en entrée de la cellule de retard 68, 69 au niveau logique 1 et impose un niveau logique 1 à la sortie de la bascule R S 62, 63. La diode 49 a sa cathode connectée à la sortie de la bascule RS 62, 63 et polarisée positivement par rapport à son anode. Elle est bloquée et met hors circuit la résistance de charge 48 de l'amplificateur différentiel de lecture 43. Le transistor 42 est également bloqué provoquant l'absence de polarisation de la thermistance 40 et de l'amplificateur différentiel de lecture 43. La sortie de celui-ci est au potentiel de masse et la diode 44 bloquée.Le circuit de lecture de la thermistance 40 présente une impédance élevée à la ligne de mesure 54 en raison des blocages des diodes 44 et 49. In the absence of scanning of the thermistor 40, of that which precedes it in its measurement group where, if it is the first in its group of the progression pulse generated by the microprocessor 5, the progression line 53 remains, at the input of the delay cell 68, 69 at logic level 1 and imposes a logic level 1 at the output of the RS flip-flop 62, 63. The diode 49 has its cathode connected to the output of the RS flip-flop 62, 63 and polarized positively compared to its anode. It is blocked and switches off the load resistance 48 of the differential reading amplifier 43. The transistor 42 is also blocked causing the polarization of the thermistor 40 and the differential reading amplifier 43. The output of this is at ground potential and the diode 44 blocked. The thermistor 40 read circuit has a high impedance at the measurement line 54 due to the blockages of the diodes 44 and 49.
Si, par suite de la scrutation de la thermistance précédant la thermistance 40 dans son groupe de mesure ou, si la thermistance 40 est la première de son groupe, par suite de l'émission d'une impulsion de progression par le microprocesseur 5, l'entrée de la cellule de retard 68', 69 est portée au niveau logique 0. Cette transition n'a pas d'effet immédiat sur la bascule K S 62, 63 en raison de la cellule de retard 68, 69 mais provoque, à la première impulsion d'horloge suivante le passage au niveau logique 0 de la sortie de la bascule RS 62, 63. Ce passage entraine d'une part le déblocage de la diode 49 et la mise en circuit de la résistance de charge 48 de l'amplificateur différentiel de lecture 43 et d'autre part le déblocage du transistor 42, la mise sous tension de la thermistance 40 et la polarisation de l'amplificateur différentiel de lecture 43. Le circuit de lecture de la thermistance 40 présente alors une faible impédance à la ligne de mesure 54 et se comporte vis-à-vis de celle-ci comme une source de tension. If, as a result of the scanning of the thermistor preceding the thermistor 40 in its measuring group or, if the thermistor 40 is the first of its group, following the emission of a progression pulse by the microprocessor 5, l 'input of the delay cell 68', 69 is brought to logic level 0. This transition has no immediate effect on the flip-flop KS 62, 63 due to the delay cell 68, 69 but causes, at the first clock pulse following the passage to logic level 0 of the output of the flip-flop RS 62, 63. This passage causes on the one hand the unlocking of the diode 49 and the switching on of the load resistor 48 of the differential reading amplifier 43 and on the other hand the unlocking of the transistor 42, the energization of the thermistor 40 and the bias of the differential reading amplifier 43. The reading circuit of the thermistor 40 then has a low impedance at the measurement line 54 and behaves towards it this as a source of tension.
La transition de retour au niveau logique 1 apparaît à l'entrée de la cellule de retard 68, 69 en synchronisme avec le front montant de la première impulsion d'horloge suivant celle où s'est produite la transition inverse mais elle n'a pas d'effet immédiat en raison de la cellule de retard 68, 69 et ce n'est qu'à la deuxième impulsion d'horloge suivante qu'elle entratne le retour au niveau logique 1 de la sortie de la bascule R S 62, 63 retour qui provoque l'arrêt de la polarisation de la thermistance 40 et de l'amplificateur différentiel de lecture 43 ainsi que le blocage de la diode 49 et la mise hors circuit de la résistance de charge 48, le circuit de lecture de la thermistance 40 présentant à nouveau une impédance élevée à la ligne de mesure 54. The transition back to logic level 1 appears at the input of the delay cell 68, 69 in synchronism with the rising edge of the first clock pulse following that in which the reverse transition occurred, but it has not immediate effect due to the delay cell 68, 69 and it is not until the second following clock pulse that it causes the return to logic level 1 of the output of the flip-flop RS 62, 63 return which causes the polarization of the thermistor 40 and the differential reading amplifier 43 to stop, as well as the blocking of the diode 49 and the switching off of the load resistor 48, the thermistor 40 reading circuit having again a high impedance at the measurement line 54.
La scrutation de la thermistance 40 s'effectue pendant la période d'horloge suivant l'impulsion négative de progression appliquée sur la ligne de progression à l'entrée de la cellule à retard 68, 69 de son circuit d'interrogation. L'impulsion négative engendrée à la sortie de la bascule R S 62, 63 à l'occasion de cette sorutation, qui est retardée d'une période d'horloge par rapport à la précédente, est utilisée comme impulsion négative de progression à l'intention du circuit d'interrogation de la thermistance suivant la thermistance 40 dans son groupe de mesure. Les circuits d'interrogation des thermistances d'un même groupe de mesure se comportent les uns vis-à-vis des autres comme les étages d'un registre à décalage dynamique. The thermistor 40 is scanned during the clock period following the negative progression pulse applied to the progression line at the input of the delay cell 68, 69 of its interrogation circuit. The negative pulse generated at the output of the flip-flop RS 62, 63 on the occasion of this sorutation, which is delayed by a clock period compared to the preceding one, is used as negative pulse of progression for the intention the thermistor interrogation circuit following the thermistor 40 in its measuring group. The interrogation circuits of the thermistors of the same measurement group behave with respect to each other like the stages of a dynamic shift register.
Comme l'impulsion de progression initiale engendrée par le microprocesseur est isolée et de durée égale au plus à une période d'horloge il n'y a qu'un circuit d'interrogation à la fois autorisant la scrutation.As the initial progression pulse generated by the microprocessor is isolated and of duration equal at most to one clock period, there is only one interrogation circuit at a time authorizing the scanning.
En l'absence de scrutation le circuit de lecture de lasthermistance 40 se comporte vis-à-vis de la ligne de mesure 54 comme une impédance élevée connectée à la masse et, en présence de scrutation, comme une source de tension dont la différence de potentiel recopie celle se développant aux bornes de la thermistance. La scrutation n'intéressant qu'une thermistance à la fois la ligne de mesure n'est soumise qu'à la tension d'un seul circuit de lecture à la fois, tension qu'elle transmet au-convertisseur analogique digital (figure 1). In the absence of scanning, the lasthermistance 40 reading circuit behaves with respect to the measurement line 54 as a high impedance connected to ground and, in the presence of scanning, as a voltage source whose difference in potential copies that developing across the thermistor. Scanning only interests one thermistor at a time, the measurement line is only subjected to the voltage of one reading circuit at a time, which it transmits to the digital analog converter (Figure 1) .
Selon une variante, on peut remplacer les portes logiques "non et" 62, 63, 65 et 67 par des portes logiques "non ou ". Il faut alors utiliser un signal d'horloge et un signal de progression h et p complémentés par rapport aux précédents, le signal de progression p à destination de la thermistance suivante dans le groupe de mesure étant alors pris à la sortie complémentée de la bascule qui devient dans ce cas de type R S. Alternatively, the logic gates "no and" 62, 63, 65 and 67 can be replaced by logic gates "no or". It is then necessary to use a clock signal and a progress signal h and p complemented with respect to the preceding ones, the progress signal p intended for the next thermistor in the measuring group then being taken at the complemented output of the flip-flop which in this case becomes type R S.
Le convertisseur analogique-numérique (4 figure 1) opère par une comparaison avec une tension de référence. Au lieu de prendre une tension de référence très précise et très stable, coûteuse à obtenir , on utilise celle de la ligne d'alimentation 50 qui sert à la polarisation des thermistances pour leur scrutation. Cela permet de staffranchir-des variations de tension de cette ligne d'alimentation 50 et d'obtenir en sortie du convertisseur analogique digital 4 une valeur directement proportionnelle à la division de tension obtenue aux bornes de la thermistance scrutée
La figure 3 illustre un exemple de réalisation du circuit de télémesure abstraction faite du circuit de multiplexage (9 figure -1) omis dans un but de simplification.Cette boucle comporte essentiellement un groupe de mesure 1 représenté partiellement dans la partie gauche de la figure et un convertisseur analogique-numérique 4 du type à approximations successives représenté dans la partie droite de la figure, reliés l'un à l'autre par la ligne de mesure 54 et la ligne de polarisation 50.The analog-digital converter (4 figure 1) operates by a comparison with a reference voltage. Instead of taking a very precise and very stable reference voltage, costly to obtain, use is made of that of the supply line 50 which is used for the polarization of the thermistors for their scanning. This makes it possible to staffranchir-variations in voltage of this supply line 50 and to obtain at the output of the digital analog converter 4 a value directly proportional to the voltage division obtained at the terminals of the scrutinized thermistor.
FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment of the telemetry circuit apart from the multiplexing circuit (9 FIG. -1) omitted for the purpose of simplification. This loop essentially comprises a measurement group 1 shown partially in the left part of the figure and an analog-digital converter 4 of the type with successive approximations represented in the right part of the figure, connected to each other by the measurement line 54 and the polarization line 50.
On a détaillé, dans le groupe de mesure 1, la thermistance 40 scrutée et son circuit de lecture que l'on a entouré d'un rectangle en pointillés 12 et on a rappelé l'existence des autres thermistances non soumises à la scrutation par des résistances 13, 14 connectées en parallèles à la ligne de mesure 54. We have detailed, in measurement group 1, the scanned thermistor 40 and its reading circuit which we have surrounded by a dotted rectangle 12 and we have recalled the existence of other thermistors not subject to scrutiny by resistors 13, 14 connected in parallel to the measurement line 54.
Comme on l'a vu précédemment relativement à la figure 2, la thermistance 40, lorsqu'elle est scrutée, est connectée en série avec une résistance ajustable 41 entre la masse et la ligne d'alimentation 50. Son amplificateur différentiel de lecture 43 est polarisé et chargé par une résistance 48 connectée à la masse, et se comporte vis-à-vis de la ligne de mesure 54 comme une source de tension tandis que les circuits de lecture des autres thermistances de groupe de mesure 1 se comportent vis-à-vis de la ligne de mesure 54 comme des impédances élevées reliées à la masse. As previously seen in relation to FIG. 2, the thermistor 40, when it is scanned, is connected in series with an adjustable resistor 41 between the ground and the supply line 50. Its differential reading amplifier 43 is polarized and charged by a resistor 48 connected to ground, and behaves vis-à-vis the measurement line 54 as a voltage source while the read circuits of the other thermistors of measurement group 1 behave vis-à-vis -vis the measurement line 54 as high impedances connected to ground.
Le convertisseur analogique-numérique 4 est du type à approximations successives et fonctionne par sommation-dê tension dans un réseau résistif en échelle R-2R. Il comporte - un réseau en échelle R-2R 15 dont les extrémités sont connectées à la masse par deux résistances l'une d'entre elles étant également connectée à l'entrée inverseuse d'un comparateur 16 et dont les prises intermédiaires sont reliées par un ensemble d'inverseurs 17 soit à la masse soit à la ligne d'alimentation 509 - le comparateur 16 dont entrée non inverseuse est reliée à la ligne de mesure 54, - et une logique à approximations successives 18 commandant l'ensemble des inverseurs 16 sous le contrôle du comparateur 16 et du microprocesseur 5 et fournissant en fin de conversion sur une sortie numérique 19, en binaire pur, la valeur du rapport de tension entre la ligne d'alimentation 50 et la ligne de mesure 54. The analog-digital converter 4 is of the successive approximation type and operates by summation-of voltage in a resistive network in R-2R scale. It comprises - an R-2R 15 ladder network, the ends of which are connected to ground by two resistors, one of which is also connected to the inverting input of a comparator 16 and whose intermediate sockets are connected by a set of inverters 17 either to ground or to the supply line 509 - the comparator 16 whose non-inverting input is connected to the measurement line 54, - and a successive approximation logic 18 controlling the set of inverters 16 under the control of the comparator 16 and the microprocessor 5 and supplying at the end of conversion on a digital output 19, in pure binary, the value of the voltage ratio between the supply line 50 and the measurement line 54.
Les circuits composant le convertisseur analogique-numérique ne seront pas détaillés, pas plus d'ailleurs que leurs fonctionnements car ils font partie de la technique courante. Ils sont par exemple réalisés en un seul composant par la Société National Semiconductor sous la désignation ADC 1210-1211. The circuits making up the analog-digital converter will not be detailed, any more than their operations because they are part of the current technique. They are for example produced in a single component by the National Semiconductor Company under the designation ADC 1210-1211.
Lors d'une mesure, le microprocesseur 5, après avoir mis en état de scrutation une thermistance dans un groupe de mesure donné par l'intermédiaire du multiplexeur 8, du démultiplexeur 9 et des circuits d'interrogation associés aux thermistances de ce groupe de mesure, donne à la logique à approximations successives 18 l'ordre de départ ainsi qu'un signal de rythme. During a measurement, the microprocessor 5, after having put in a polling state a thermistor in a given measurement group by means of the multiplexer 8, the demultiplexer 9 and the interrogation circuits associated with the thermistors of this measurement group , gives successive approximation logic 18 the starting order as well as a rhythm signal.
En fin de conversion cette dernière émet un signal de fin d'opération, à destination du microprocesseur 5 qui prend en compte le nombre binaire disponible à la sortie de la logique à approximations successives comme représentant la valeur mesurée de la thermistance scrutée.At the end of the conversion, the latter sends an end of operation signal to the microprocessor 5 which takes into account the binary number available at the output of the logic with successive approximations as representing the measured value of the thermistor being scanned.
La figure 4 illustre un autre exemple de réalisation de la boucle de télémesure qui diffère de celui représenté à la figure précédente par le mode de connexion des circuits composant le convertisseur analogiquenumérique à approximations successives. Les extrémités du réseau de résistances en échelle 15 sont connectées l'une directement à l'entrée inverseuse du comparateur 16, l'autre par l'intermédiaire d'une résistance à la masse. FIG. 4 illustrates another exemplary embodiment of the telemetry loop which differs from that shown in the preceding figure by the mode of connection of the circuits making up the analog-to-digital converter with successive approximations. The ends of the ladder resistor network 15 are connected one directly to the inverting input of the comparator 16, the other via a ground resistance.
La ligne de mesure 54 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance à l'entrée inverseuse du comparateur 16 dont l'entrée non inverseuse est connectée par deux résistances égales à la masse et à la ligne d'alimentation 50.The measurement line 54 is connected via a resistor to the inverting input of comparator 16, the non-inverting input of which is connected by two resistors equal to ground and to the supply line 50.
Ce montage connu permet d'obtenir en binaire complémenté la valeur du rapport de tension entre la ligne d'alimentation 50 et la ligne de mesure 54. il a une précision moindre que le premier mais permet de convertir une mesure dans toute la plage de tension de la ligne d'alimentation 50 le comparateur 16 ayant pour tension de référence la moitié de celle de la ligne d'alimentation 50.This known arrangement makes it possible to obtain in binary complemented the value of the voltage ratio between the power supply line 50 and the measurement line 54. it has less precision than the first but makes it possible to convert a measurement throughout the voltage range of the supply line 50 the comparator 16 having for reference voltage half that of the supply line 50.
Le réseau de mesure que l'on vient de décrire est particulièrement intéressant car il nécessite l'adjonction, à chaque thermistance pour son interrogation et sa lecture, d'un nombre minimum de composants actifs - d'un ensemble de 4 portes logiques "non et" ou " non ou" - d'un transistor de commutation à faible tension de saturation collecteur émetteur, - d'un amplificateur de type courant par exemple de type 741, - et de deux diodes d'isolement de type courant. The measurement network that we have just described is particularly interesting because it requires the addition, to each thermistor for its interrogation and reading, of a minimum number of active components - of a set of 4 logic gates "no and "or" no or "- a switching transistor with a low emitter collector saturation voltage, - an amplifier of the current type, for example of the 741 type, - and two isolation diodes of the current type.
La consommation de la boucle de mesure est réduite au minimum pour les thermistances qui ne sont pas serutées car ellesmêmes ainsi que leurs amplificateurs de lecture ne sont pas alimentés. The consumption of the measurement loop is reduced to a minimum for thermistors which are not wired because they themselves and their read amplifiers are not supplied.
La charge du réseau de mesure est constituée par la résistance de charge (48 figures 2, 3 ou 4) de l'amplificateur différentiel de lecture de la thermistance scrutée. Elle est localisée et isolée près de la thermistance scrutée ce qui procure les avantages suivants - elle n'entrain aucune circulation de courant dans la ligne de mesure 54 la mesure s'effectuant en tension, - elle a une valeur constante ( aux tolérances des composants près) quelque soit le nombre de thermistances à scruter. The load of the measurement network is constituted by the load resistance (48 figures 2, 3 or 4) of the differential amplifier for reading the thermistor being scanned. It is located and isolated near the scrutinized thermistor, which provides the following advantages - it does not cause any flow of current in the measurement line 54, the measurement being made in voltage, - it has a constant value (to the tolerances of the components close) whatever the number of thermistors to scan.
La consommation de la boucle de mesure est constante pendant les scrutations des thermistances ce qui contribue à la précision de la mesure. The consumption of the measurement loop is constant during scanning of the thermistors, which contributes to the accuracy of the measurement.
Chaque thermistance peut avec ses circuits d'interrogation et de lecture faire l'objet d'une intégration très poussée. Each thermistor can with its interrogation and reading circuits be the subject of a very thorough integration.
On peut sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. On peut notamment remplacer la résistance de charge 48 et la diode d'isolement 49 par une résistance de charge,commune à tous les amplificateurs de mesure 4) connectée entre la ligne de mesure et la masse à'entrée du système de traitement centralisé. On peut aussi remplacer le transistor PNP 42 par un transistor de type NPN à condition de le disposer dans le circuit assurant la polarisation négative de l'amplificateur de lecture 43 et de commander sa base à partir du signal délivré par la porte logique "non et " 62. Without departing from the scope of the invention, it is possible to modify certain provisions or to replace certain means by equivalent means. One can in particular replace the load resistor 48 and the isolation diode 49 by a load resistor, common to all measurement amplifiers 4) connected between the measurement line and the ground at the input of the centralized processing system. The PNP transistor 42 can also be replaced by an NPN type transistor provided that it is placed in the circuit ensuring the negative bias of the sense amplifier 43 and its base is controlled from the signal delivered by the logic gate "no and "62.
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