FR2522849A2 - Integrator giving pulse train output related to value of integral - uses switched capacitor to reset the integrator when it reaches either saturation threshold - Google Patents
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Abstract
Description
Intégrateur à sorties incrémentales et capteur
asservi à sorties incrémentales utilisant le
principe dudit intégrateur.Incremental output integrator and sensor
enslaved to incremental outputs using the
principle of said integrator.
La présente invention concerne un intégrateur a sorties incrémentales du type de celui décrit dans le brevet principal. The present invention relates to an integrator with incremental outputs of the type of that described in the main patent.
On rappelle que l'intégrateur à sorties incrémentaïes selon le brevet principal fait intervenir un amplificateur opérationnel monté en integrateur-sommateur-analogique qui effectue, à l'entrée de l'intégrateur, la somme algebrique de deux courants I1, I2, à savoir, un courant éventuellement représentatif d'une grandeur à mesurer et un courant I2 provenant d'un circuit comprenant:
- une capacité reliée à l'entrée de l'amplificateur intégrateur-sommateur, par l'intermédiaire d'un commutateur-inverseur commandable à deux bornes de commande et,
- un générateur de tension relié aux bornes de la capacité par l'intermédiaire d'un interrupteur double de charge.It is recalled that the integrator with incremental outputs according to the main patent involves an operational amplifier mounted integrator-summator-analog which performs, at the input of the integrator, the algebraic sum of two currents I1, I2, namely, a current possibly representative of a quantity to be measured and a current I2 coming from a circuit comprising:
a capacitor connected to the input of the integrator-summing amplifier, via a reversing switch controllable with two control terminals, and
- a voltage generator connected to the terminals of the capacitor via a double load switch.
La commande de l'inverseur et de l'interrupteur double de charge s'effectue au moyen d'un circuit comprenant en strie, un redresseur à double alternances dont lten- trée est reliée à la sortie de I'amplificateus-sommateur, un détecteur de niveau de la tension ainsi redressée et un circuit monos table dont une première sortie est reliée à l'une ou l'autre des deux bornes de commande de llinver- seur par l'intermédiaire d'un sélecteur commandé par un détecteur de signe dont l'entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur-sormateur-integrateur. La sortie complé- mentée de ce circuit monostable est quant à elle reliée à la borne de commande de l'interrupteur double de charge. The control of the inverter and the double load switch is effected by means of a circuit comprising a streak, a full-wave rectifier whose input is connected to the output of the amplifier-summator, a detector the level of the voltage thus rectified and a single-board circuit whose first output is connected to one or the other of the two control terminals of the invertor via a selector controlled by a sign detector whose the input is connected to the output of the amplifier-sormateur-integrator. The complemented output of this monostable circuit is connected to the control terminal of the double load switch.
Cet intégrateur à sorties incrémentales comprend en outre deux bornes de sortie S1 et S2 respectivement reliées aux bornes de commande de l'inverseur. This incremental output integrator further comprises two output terminals S1 and S2 respectively connected to the control terminals of the inverter.
Le fonctionnement de cet intégrateur a sorties incrémentales se trouve décrit dans le brevet principal et ne sera pas développé à nouveau. The operation of this incremental output integrator is described in the main patent and will not be developed again.
I1 convient cependant de noter à ce sujet que la nature des signaux délivrés par les sorties S1 et est telle que le comptage des impulsions délivrees par l'une de ces sorties (représentatives d'un signal d'entrée positif) décrémenté par les impulsions comptées. However, it should be noted in this respect that the nature of the signals delivered by the outputs S1 and is such that the count of the pulses delivered by one of these outputs (representative of a positive input signal) decremented by the pulses counted .
du deuxième signal impulsionnaire (représentatives d'un signal d'entrée négatif) permet d'obtenir une valeur représentative de l'intégrale, dans le temps du signal d'entrée I1. of the second impulse signal (representative of a negative input signal) makes it possible to obtain a value representative of the integral, in the time of the input signal I1.
L'invention a plus particulièrement pour objet un perfectionnement du circuit de commande de l'inverseur et de l'interrupteur double de charge. The invention more particularly relates to an improvement of the control circuit of the inverter and the double load switch.
Selon l'invention, ce circuit de commande perfectionné fait intervenir:
- un circuit de commande du commutateur-inverseur comprenant deux détecteurs de niveau de la tension de sortie de l'amplificateur-soxmateur-in**grateur, à savoir, un détecteur de niveau haut et un détecteur de niveau bas, et des moyens permettant de transmettre un signal de commande de durée limitée à l'une ou l'autre des deux bernes de co ande du co::"tateur-inversenr selen que le niveau détecté est un niveau haut ou un niveau bas, et
- un circuit permettant d'ouvrir l'interrupteur double de charge lorsque la tension de sortie de l'am- plificateur-sommateur-intégrateur atteint l'un ou l'autre des deux niveaux, et de fermer ensuite l'interrupteur double de charge au bout d'un temps égal au minimum au temps de décharge du condensateur.According to the invention, this improved control circuit involves:
a control circuit of the inverting switch comprising two level detectors of the output voltage of the amplifier-soxmateur-in-grater, namely, a high level detector and a low level detector, and means allowing transmitting a time-limited control signal to either of the two co-ordinators of the inverting co-ordinator, whether the detected level is a high level or a low level, and
- a circuit to open the dual charge switch when the amplifier-summator-integrator output voltage reaches either one of the two levels, and then to close the dual charge switch after a time equal to the minimum of the discharge time of the capacitor.
De façon plus précise, la commande de l'inverseur peut être réalisée au moyen de deux circuits reliés à la sortie de l'amplificateur-sommateur-integrateur, à savoir:
- un circuit comprenant un détecteur de niveau haut à seuil éventuellement réglable, pilotant un premier monostable dont la sortie directe est reliée à l'une des bornes de commande du commutateur-inverseur, et
- un circuit comprenant un détecteur de niveau bas, à seuil éventuellement réglable pilotant un second monostable dont la sortie directe est reliée à l'autre borne du commutateur-inverseur.More specifically, the control of the inverter can be achieved by means of two circuits connected to the output of the summing-integrating amplifier, namely:
a circuit comprising a high level detector with an adjustable threshold, controlling a first monostable whose direct output is connected to one of the control terminals of the inverting switch, and
- A circuit comprising a low level detector, optionally adjustable threshold driving a second monostable whose direct output is connected to the other terminal of the inverter switch.
La commande de l'interrupteur double de charge peut alors autre réalisée à l'aide d'une porte logique ET dont les entrées sont connectées aux sorties complémentées des deux monostables et dont la sortie est reliée à la borne de commande dudit interrupteur. The control of the double load switch can then be performed using an AND logic gate whose inputs are connected to the complemented outputs of the two monostables and the output of which is connected to the control terminal of said switch.
Un premier avantage de l'intégrateur à sorties incrémentales ainsi constitué consiste en ce qutil présente une plus grande souplesse d'utilisation, notamment du fait qu'il est possible de régler indépendamment le seuil des détecteurs de niveau haut et de niveau bas. A first advantage of the incremental output integrator thus constituted is that it has a greater flexibility of use, especially since it is possible to independently adjust the threshold of the high level and low level detectors.
Un deuxième avantage de l'invention consiste en ce qu'il permet de supprimer le circuit de détection de signe de la tension de sortie de l'amplifiáteur-sommateur- intégrateur ainsi qu'un circuit de valeur absolue. En outre dans le dispositif selon l'invention on peut utiliser le môme circuit pour effectuer la détection du niveau haut et du niveau bas. A second advantage of the invention consists in that it makes it possible to suppress the sign detection circuit of the output voltage of the integrator-summing-integrator as well as an absolute value circuit. Furthermore, in the device according to the invention, the same circuit can be used to detect the high level and the low level.
Un troisième avantage très important de l'invention réside en ce qu'il permet de s'affranchir de la polarité de la tension de sortie de l'amplificateur-sommateur- intégrateur. En effet les niveaux haut et bas détectés peuvent Strie soit positifstsoit négatifs, ou bien l'un positif et l'autre négatif. Cette particularité permet de rendre l'invention applicable dans un très large domaine d'application. A third very important advantage of the invention lies in that it makes it possible to overcome the polarity of the output voltage of the summing-integrating amplifier. Indeed, the detected high and low levels can be either positive or negative, or both positive and negative. This feature makes it possible to make the invention applicable in a very wide field of application.
L'invention a également pour but la réalisation de capteurs asservis à sorties incrémentales basés sur le principe de l'intégrageur précédemment décrit. The object of the invention is also the realization of incremental output slave sensors based on the principle of the integrator previously described.
Selon l'invention un tel capteur asservi à sorties incrémentales peut comprendre:
- une capacité alimentée au moyen d'un générateur de tension et d'un interrupteur double de charge;
- un capteur relié aux bornes de la capacité par l'intermédiaire d'un commutateur-inverseur commandable à deux bornes de commande;
- un détecteur écart connecte å la sortie du capteur;
- un circuit de commande du commutateur-inverseur comprenant au moins un détecteur de niveau haut et un détecteur de niveau bas de la tension de sortie du détecteur d'écart, et des moyens pour transmettre un signal de commande à l'une ou à l'autre borne de commande du commutateur-inverseur, selon que le niveau détecté est un niveau haut ou un niveau bas;;
- deux bornes de sorties connectées aux bornes de commande de l'inverseur,et
- un circuit permettant ouvrir l'interrupteur double de charge lorsque la tension de sortie du détecteur d'écart atteint l'un ou l'astre deedits niveaux, et de fermer ensuite l'interrupteur double de charge au bout d'un temps au moins égal au temps de décharge de la capacité.According to the invention, such an enslaved sensor with incremental outputs may comprise:
- a capacity powered by a voltage generator and a double load switch;
a sensor connected to the terminals of the capacitor via a reversing switch controllable with two control terminals;
a deviation detector connected to the output of the sensor;
a control circuit of the inverting switch comprising at least one high level detector and a low level detector of the output voltage of the deviation detector, and means for transmitting a control signal to one or the other. other control terminal of the inverter switch, depending on whether the detected level is a high level or a low level;
two output terminals connected to the control terminals of the inverter, and
a circuit enabling the double charge switch to be opened when the output voltage of the deviation detector reaches one or the other of said levels, and then to close the double charge switch after at least one time equal to the discharge time of the capacity.
Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après à titre dtexemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est un schéma de principe d'un intégrateur incrémental selon l'inventiong
La figure 2 est le schéma de principe du circuit d'un capteur asservi utilisant le principe de l'intégrateur de la figure 1;
La figure 3 est une représentation schématique d'un ensemble intégré comprenant un capteur proprement dit et un détecteur d'écart, utilisable dans le circuit représenté figure 2.Embodiments of the invention will be described hereinafter as non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a block diagram of an incremental integrator according to the invention
FIG. 2 is the block diagram of the circuit of a slave sensor using the principle of the integrator of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic representation of an integrated assembly comprising a sensor itself and a deviation detector, usable in the circuit shown in FIG. 2.
Avec référence à la figure 1, l'intégrateur à sorties incrémentales comprend un amplificateur opérationnel 1 monté en intégrateur-sommateur-analogique qui effectue, à l'une de ses entrées, la somme de deux courants I1 et Ia,à savoir::
- un courant I1 éventuellement représentatif d'une grandeur a mesurer, ce courant li pouvant par exemple provenir d'un organe de détection (générateur de tension
E, résistance R1j;
- un courant I2 obtenu par la décharge d'une capacité C2, cette décharge étant commandée par un commutateur-inverseur 2 à deux bornes de commande 3, 4 monte entre la capacité C2 et l'entrée A de l'amplificateursommateur-intégrateur 1.With reference to FIG. 1, the incremental output integrator comprises an integrator-summator-analog operational amplifier 1 which performs, at one of its inputs, the sum of two currents I1 and Ia, namely ::
a current I1 possibly representative of a quantity to be measured, this current li possibly being able to come from a detection element (voltage generator
E, resistance R1j;
a current I2 obtained by the discharge of a capacitor C2, this discharge being controlled by a reversing-switch 2 with two control terminals 3, 4 mounts between the capacitor C2 and the input A of the amplifier-integrator-integrator 1.
La charge de la capacité C2 s'obtient au moyen d'un générateur de tension Vr 5 relié aux bornes de la capacité C2 par l'intermédiaire d'un interrupteur double de charge 6. The charge of the capacitor C2 is obtained by means of a voltage generator Vr connected to the terminals of the capacitor C2 via a double charge switch 6.
La sortie de 1' amplificateur-sommateur-întégrateur 1 est reliée aux deux bornes de commande du commutateurinverseur 2 au moyen de deux circuits séparés comprenant respectivement
- un détecteur de niveau haut 7 à seuil éventuellement réglable +SD, qui pilote un monostabie 8 dont la sortie directe 9 est reliée à la borne de commande 3 du commutateur-inverseur 2,et
- un détecteur de niveau bas 10 à seuil éventuellement réglable -SD qui pilote un deuxième monostable 11 dont la sortie directe 12 est reliée à la borne de commande 4, du commutateur-inverseur 2.The output of the amplifier-summator-integrator 1 is connected to the two control terminals of the inverter switch 2 by means of two separate circuits respectively comprising
a high level detector 7 with an adjustable threshold, SD, which controls a monostaby 8 whose direct output 9 is connected to the control terminal 3 of the inverter switch 2, and
a low-level detector 10 with an optionally adjustable threshold -SD which drives a second monostable 11 whose direct output 12 is connected to the control terminal 4, of the inverter-switch 2.
Par ailleurs, les sorties cotplémentées 13, 14 des deux bascules monostables 8, 11 sont respectivement reliées aux deux entrées d'une porte ET 15 dont la sortie 16 est connectée à la borne de commande 16'de l'inter- rupteur double de charge 6. Furthermore, the cotplemented outputs 13, 14 of the two monostable flip-flops 8, 11 are respectively connected to the two inputs of an AND gate 15 whose output 16 is connected to the control terminal 16 'of the double-load switch 6.
Les bornes de sortie S1 S2 de l1intégrateur à sorties incrémentales sont respectivement reliées aux sorties directes 9, 12 des monostables 8 et 11. The output terminals S1 S2 of the incremental output integrator are respectively connected to the direct outputs 9, 12 of the monostable 8 and 11.
Le fonctionnement de ce circuit peut s'énoncer comme suit s
Tant que la tension de sortie S de l'amplificateur- sommateur-intégrateur 7 est comprise entre les limites -SD et +SD précitées, l'interrupteur double de charge 6 est fermé et les contacts du commutateur-inverseur 2 sont ouverts. En effet, aucun des deux monostables 8, 11 se trouve a 1;état excité et ne transmet un ordre de commande de fermeture aux deux bornes de commande 3, 4 du comuta- teur-inverseur 2.The operation of this circuit can be stated as follows s
As long as the output voltage S of the summator-integrator amplifier 7 is between the aforementioned -SD and + SD limits, the double charge switch 6 is closed and the contacts of the inverter-switch 2 are open. Indeed, neither of the two monostables 8, 11 is in the excited state and transmits a closing control command to the two control terminals 3, 4 of the inverter-switch 2.
Par contre, pendant cette periode, la sortie complë- menthe 13, 14 des monostables 8 11 émettra un signal de commande maintenant l'interrupteur double de charge 6 en position fermée. La capacité C2 se trouvera donc chargée à la tension de référence Vr, toujours dans le même sens. On the other hand, during this period, the complete output 13, 14 of the monostables 811 will emit a control signal holding the dual charge switch 6 in the closed position. The capacitor C2 will therefore be charged to the reference voltage Vr, always in the same direction.
Quand la tension de sortie S de l'amplificateurintégrateur-sommateur 1 atteint l'un ou l'autre seuil +SD ou -SD, le détecteur de niveau 7, 10 correspondant commande le monostable 8, 11 qui lui correspond. Ce monostable 8, 11 bascule et transmet à la borne correspondante 3, 4 du commutateur-inverseur 2 un signal de commande de fermeture. Parallèlement, la sortie com plémentée 13, 14 du monostable excité 8, 11 émet un signal de commande d'ouverture à l'interrupteur double de charge 6 qui passe en position ouverte. When the output voltage S of the integrator-summing amplifier 1 reaches either the + SD or -SD threshold, the corresponding level detector 7, 10 controls the corresponding monostable 8, 11. This monostable 8, 11 switches and transmits to the corresponding terminal 3, 4 of the inverter-switch 2 a closing control signal. At the same time, the supplemented output 13, 14 of the excited monostable 8, 11 transmits an opening control signal to the dual load switch 6 which switches to the open position.
La décharge du condensateur C2 (courant I2) à l'entrée A de l'amplificateur-sommateur-intégrateur 1 aura pour effet de ramener la tension de sortie S à l'int- rieur du domaine défini par l'intervalle +SD et -SD par exemple vers zéro. The discharge of the capacitor C2 (current I2) at the input A of the summator-integrator amplifier 1 will have the effect of reducing the output voltage S within the range defined by the interval + SD and - SD for example to zero.
Au bout d'une période métastable qui sera choisie au Moins égale au temps de décharge de la capait C2, la bascule monostable retournera à son état non excité en provoquant l'ouverture du comsutateur-inverseur et -la fermeture de l'interrupteur double de charge. At the end of a metastable period that will be chosen at least equal to the discharge time of capait C2, the monostable flip-flop will return to its non-excited state by causing the opening of the reversing switch and the closing of the double switch. charge.
La capacité C2 se trouvera donc à nouveau chargée et le système se trouvera pret à amorcer un nouveau cycle sous la commande de l'un ou de l'autre monostable 8, 11. The C2 capacity will therefore be loaded again and the system will be ready to start a new cycle under the control of one or the other monostable 8, 11.
Ainsi, au niveau des bornes de sorties S1 et on obtiendra deux signaux impulsionnaires, à partir desquels on peut obtenir une valeur représentative de l'intégrale, dans le temps, du signal d'entrée I1 par exemple par comptage des impulsions délivrées par llune de ces sorties par exemple S1 decrdmenté par les impulsions émises sur ltautre sortie par exemple S2. Thus, at the output terminals S1 and two pulse signals will be obtained, from which we can obtain a value representative of the integral, in time, of the input signal I1 for example by counting the pulses delivered by one of these outputs for example S1 decrdmented by the pulses transmitted on the other output for example S2.
Avec référence à la figure 2,le capteur asservi comprend un circuit similaire à celui de l'intégrateur représenté figure 1, à la différence près, que l'ampli ficateur-int8grateur-sommateur 1 et le circuit délivrant le courant I1 (générateur E résistance R1) sont remplaces par un ensemble comprenant un capteur 17 sensible à un paramètre extérieur tel qu'unie force F à mesurer, un détecteur d'écart 18 et un réseau correcteur 19. With reference to FIG. 2, the slave sensor comprises a circuit similar to that of the integrator shown in FIG. 1, with the difference that the amplifier-integrator-summer amplifier 1 and the circuit delivering the current I 1 (generator E resistance R1) are replaced by an assembly comprising a sensor 17 sensitive to an external parameter such as a force F to be measured, a difference detector 18 and a corrector network 19.
Le capteur 17 peut comprendre, comme représenté figure 3, un pendule 20 pouvant osciller dans un champ magnétique (pales N, S) et équipé d'une bobine de rappel 21 connectée à la sortie du commutateur inverseur 2. A ce capteur 17 est associé un détecteur d'écart 18 permettant de délivrer un signal représentatif de l'écart angulaire dans un sens ou dans l'autre du pendule 20 par rapport à sa position d'équilibre (ou d'une position de référence). The sensor 17 may comprise, as represented in FIG. 3, a pendulum 20 that can oscillate in a magnetic field (blades N, S) and equipped with a return coil 21 connected to the output of the inverting switch 2. To this sensor 17 is associated a difference detector 18 for delivering a signal representative of the angular difference in one direction or the other of the pendulum 20 relative to its equilibrium position (or a reference position).
Dans le cas où cet écart dépasse le seuil correspondant au niveau haut (détecteur de niveau 7) le signal délivré par le détecteur d'écart 18 provoquera le basculement de la bascule monostable 8 ce qui provoquera la décharge dans un sens de la capacite C2 au travers de la bobine de rappel 21 et celle-ci tendra à ramener le pendule 20 vers sa position d'équilibre (action antagoniste à ceile qui a provoqué l'écart du pendule 20). In the case where this difference exceeds the threshold corresponding to the high level (level detector 7), the signal delivered by the difference detector 18 will cause the monostable flip-flop 8 to tilt, which will cause the discharge in one direction of the capacitance C2 at the same time. through the return coil 21 and it will tend to bring the pendulum 20 to its equilibrium position (antagonistic action to the island which caused the deviation of the pendulum 20).
Si l'action qui a provoqué l'écart du pendule 20 continue à se manifester, une fois la capacité C2 déchar gée, puis rechargée selon le processus précédemment décrit, ltécart du pendule 20 dépassera à nouveau le seuil prédéterminé et un nouveau cycle recommencera. If the action that caused the pendulum 20 to continue to occur, once the capacitance C2 has been discharged and then reloaded according to the previously described process, the pendulum offset will again exceed the predetermined threshold and a new cycle will recommence.
Si > par la suite, sous l'effet d'une action inverse, le pendule 20 effectue un écart dans l'autre sens dépassant le seuil correspondant au niveau bas, le signal délivré par le détecteur d'écart 10 provoquera le basculement de la bascule monostable 11, ce qui provoquera la décharge dans l'autre sens de la capacité C2 au travers de la bobine de rappel 21 qui tendra à ramener le pendule 20 vers sa position d'équilibre, et ainsi de suite. If> subsequently, under the effect of an inverse action, the pendulum 20 makes a deviation in the other direction exceeding the threshold corresponding to the low level, the signal delivered by the deviation detector 10 will cause the tilting of the monostable rocker 11, which will cause the discharge in the other direction of the capacitance C2 through the return coil 21 which will tend to bring the pendulum 20 to its equilibrium position, and so on.
On obtient donc un fonctionnement identique à celui de l'intégrateur précedemment décrit. An operation identical to that of the previously described integrator is thus obtained.
Claims (6)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8203432A FR2522849B2 (en) | 1978-06-26 | 1982-03-02 | INTEGRATOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS AND SENSOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS USING THE PRINCIPLE OF SAID INTEGRATER |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7818959A FR2430043A1 (en) | 1978-06-26 | 1978-06-26 | Integrator with incremental outputs using operational amplifier - has reference current obtained by capacitive discharge via level detector controlling monostable circuit |
| FR8203432A FR2522849B2 (en) | 1978-06-26 | 1982-03-02 | INTEGRATOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS AND SENSOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS USING THE PRINCIPLE OF SAID INTEGRATER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2522849A2 true FR2522849A2 (en) | 1983-09-09 |
| FR2522849B2 FR2522849B2 (en) | 1985-10-18 |
Family
ID=26220643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8203432A Expired FR2522849B2 (en) | 1978-06-26 | 1982-03-02 | INTEGRATOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS AND SENSOR WITH INCREMENTAL OUTPUTS USING THE PRINCIPLE OF SAID INTEGRATER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2522849B2 (en) |
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