FR2566132A1 - Procede et dispositif pour la mesure de la periode d'un signal pseudosinusoidal et leurs applications - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MESURER EN CONTINU LA PERIODE D'UN SIGNAL PSEUDOSINUSOIDAL DONT LES DEUX ALTERNANCES D'UNE PERIODE PRESENTENT DES DUREES DIFFERENTES. SELON L'INVENTION, CE DISPOSITIF EST REMARQUABLE EN CE QU'IL COMPORTE UN DISPOSITIF DE MISE EN FORME 2 TRANSFORMANT LES ALTERNANCES POSITIVES ET NEGATIVES DUDIT SIGNAL PSEUDOSINUSOIDAL EN CRENEAUX RECTANGULAIRES DE DUREES RESPECTIVEMENT EGALES A CELLES DESDITES ALTERNANCES, UNE HORLOGE 5, UN COMPTEUR 6 COMPTANT LES IMPULSIONS D'HORLOGE PENDANT LA DUREE DE CHACUN DESDITS CRENEAUX, UNE PREMIERE MEMOIRE 7 POUR EMMAGASINER LES NOMBRES D'IMPULSIONS D'HORLOGE CORRESPONDANT AUX CRENEAUX REPRESENTATIFS DES ALTERNANCES POSITIVES, UNE SECONDE MEMOIRE POUR EMMAGASINER LES NOMBRES D'IMPULSIONS D'HORLOGE CORRESPONDANT AUX CRENEAUX REPRESENTATIFS DES ALTERNANCES NEGATIVES ET DES MOYENS 9 POUR ADDITIONNER EN CONTINU LES DERNIERS NOMBRES D'IMPULSIONS ENTRES DANS LESDITES MEMOIRES. REGULATION DE VITESSE D'UN ELEMENT TOURNANT.
Description
ÀaZUDTeJJea 4sa assa^TP. ap uoTIEwJOjUT,T
arnbr.p inoq ne sdwan ap sdie al a^uasajdaa apoTiad e-
c-ez e saessed xnap aiqua uawale;aua2 '$,7euuaale tu;es np aeaTdwoo epoijad aun Ducp ues7TTlTn súau -UOTBA:UCO srneass sGt 'snssap-;o saasodxa suosTej sel Jnod sajeS? sed qUOs aU apoTiad awaw aun,p saDueuiaaTe xnap sap saarDp sel 'ane3deo np aqueqÉuoo uoTleqoi ap aSSeaTA aun 0o Jnod sauaajejjp saJnp ap saDueuiaele xnep ap aaniTisUOD qsa TeUgTS ao ap sapoTJad sap aunDeD 'eajjae u2 Iep -Tosnuis qu@melt!jaed sed jsa,u queAT^Iap slI,nb Teu2Ts al eueATfns aTieTnDoTlaed eT quaeuesaid snssep-To al@ddeu adXd np sJTqDnpui sanaddeD sal anb lTes uo Àassa^4A ajIpeT ap aGeIW aun nueaqo zsa IF 'TsuTV anbiuoqd leuS;s np apoTad el iueansaw no quueEazxa ua aan3oejja qse uoteToa ap essa3!A eJ vp uoTsTTlnbDe,l 'siaUUou^uoAUCD seaGs s sal sue? ÀaucaGe unF súeu7a$ sanoa sap zu@uasT;,F nc.,G asaG4TA ua OL uc: ETn-C El anod 'aTbnrneuojee ua t uaveCou 'e UCFE401 uG u ssaasse sal anod Ss!Siqn uarAnos;uos sanade S Go ' SanUC"a s c-oi;ua@iaTeuesiadd jr,anTeujaae un,p c Ec_' S]Jn sun -:*,;u^S a J; '$%, DrpuT vJ,{ ap Uo-:?^2J -aJallA P Sl.ê D Sú! JE S TEUOs S rs'J2-T>:a, Jnc eJ6 u8 as: a e aa;dodde UZQ -.uaaCe aT-,e zs Te ue: 'ueA-nlJDxe ucu PnbTonb TEp0osnu-soprgsd -eUPTs un,p apoiJad eT ap alnsaw el jinod jaTsods7P un ze epoojd un auaeoucoD uoTIua^uA aquasaid el
Pú99SZ
1 Par exemple, si l'on utilise un capteur de rotation inductif, dont le rotor comporte 200 pâles magnétiques, pour la régulation du freinage d'un aéronef, il est nécessaire que ce capteur fournisse des informatisons significatives pour toutes les vitesses comprises entre la vitesse
d'atterrissage et pratiquement l'arrêt complet de l'aéronef.
Pour une vitesse de 100 m/s, un tel capteur fournit un signal pseudosinusoidal dont la fréquence est de l'ordre de 6 KHz à 100 m/s et de 60 Hz à 1 m/s selon le tableau
ci-dessous.
Vitesse Fréquence Période m/s 6 KHz 0,16 ms m/s 600 Hz 1,6 ms 1 m/s 60 Hz 16 ms Pour un système asservi, ce renouvellement périodique implique un déphasage pur et inévitable inversement
proportionnel à la vitesse.
A' moins de donner à ces capteurs des dimensions importantes, incompatibles avec la plupart de leurs utilisations, il est impossible d'augmenter autant qu'on le désire le nombre des pôles magnétiques de leur rotor et ils fournissent un signal comportant trop peu d'informations pour pouvoir être
utilisés dans certaines applications.
- La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients, de façon à pouvoir étendre le champ d'application desdits capteurs magnétiques, tout en évitant les difficultés liées au fait que le signal qu'ils
fournissent n'est que pseudosinusoidal.
j.f A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la mesure en continu de la période d'un signal dont les deux alternances d'une période présentent des durées différentes, est remarquable en ce que l'or. mesure en continu la durée de n fractions successiv;es de:erminéees de péricde cnacune au plus égale à une alternance, en ce que l'on calcule la somme des durées des n dernières fractions de période mesurées et en ce que l'on a à disposition à chaque instant la dernière
somme ainsi calculée.
Ainsi, à chaque irnsant, la valeur mesurée de la période dudit signal pseudosinusoidal est constituée par la dernière desdites sommes. Grace à ce mode de calcul, on évite les difficultés dues à la différence de durée des deux alternances d'une période du signal pseudosinusoidal. De plus, grâce à l'invention, on multiplie par n le nombre d'informations disponibles, de sorte que l'on divise par n
la période de rafraîchissement du signal vitesse.
Quoique théoriquement le nombre n des fractions puisse être quelconque, en pratique il est avantageux de le prendre
égale à 4 ou même 2.
Lorsque n est égal à 4, cela signifie que l'on mesure les durées de chaque demi-alternance et que, à chaque instant,
la période est donnée par la somme des quatre demi-alter-
nances les plus récemment mesurées. On remarquera que dans ce cas, il est nécessaire de prévoir des moyens pour détecter les passages par zéro du signal pseudosinusoidal, ainsi que des moyens pour détecter les maxima, positifs et
négatifs, dudit signal.
Dans un mode de réalisation particulièrement simple, on prend n égal à 2. Ainsi, on mesure en continu la durée des
1 alternances positives et négatives du signal pseudosinu-
soldal, on calcule la somme de la durée de l'alternance positive ou négative qui vient de s'achever et de la durée de l'alternance négative ou positive immédiatement antérieure et, à tout instant, on a à disp!saiin ia dernière somme ainsi calculée. Cette forme de mise en oeuvre ne nécessite que des moyens de détection de passage par zéro
du signal pseudosinusoidal.
Dans ce cas, on mesure la période en renouvelant les
informations toutes les alternances.
Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, il est avantageux de mettre les alternances positives et négatives dudit signal pseudosinusoidal à la forme de créneaux rectangulaires de durées respectivement égales à celles desdites alternances, d'échantillonner lesdits créneaux au moyen d'un signal d'horloge et de compter et additionner des nombres d'impulsions d'horloge représentatifs de la durée
desdits créneaux.
Un dispositif préféré selon l'invention pour mesurer en continu la période d'un signal pseudosinusoldal dont les deux alternances d'une période présentent des durées différentes est remarquable en ce qu'il comporte un dispositif de mise en forme transformant les alternances positives et négatives dudit signal pseudosinusoldal en créneaux rectangulaires de durées respectivement égaies à celles desdits alternances, une horloge, un compteur comptant les impulsions d'horloge pendant la durée de chacun desdits créneaux, une première mémoire pour emmagasiner les nombres d'impulsions d'horloge correspondant aux créneaux représentatifs des alternances positives, une seconde mémoire pour emmagasiner les nombres d'impuisions
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1 d'horloge correspondant aux créneaux représentatifs des alternances négatives et des moyens pour additionner en continu les derniers nombres d'impulsions entrés dans
lesdites mémoires.
On remarquera que, grâce à sa structure, un tel dispositif peut facilement être relié, sans dispositif d'interface particulier, à un microprocesseur qui constitue alors lesdits moyens d'addition. Ce microprocesseur peut
fonctionner indépendamment de la vitesse mesurée.
La présente invention permet donc - de fonctionner avec des périodes d'échantillonnage faibles - de mesurer des vitesses faibles en minimisant le déphasage
apporté par la mesure.
L'expérience a montré qu'elle permettait de plus de minimiser le déphasage entre le résultat de la mesure et la modulation du signal pseudosinusoidal à mesurer. Par exemple, pour une fréquence de 6KHz, des mesures ont montré
qu'un tel déphasage ne dépassait jamais 30 .
Le dispositif selon l'invention peut alors être utilisé pour de nombreuses applications, puisque par ailleurs sa bande passante est rendue très importante. Il devient alors utilisable pour la régulation du freinage d'un aéronef par
contrôle des roues freinées.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réali-
sation du dispositif selon l'invention.
1 La figure 2 rassemble neuf diagrammes référencés a à i et illustrant chacun, en fonction du temps t, l'allure d'un signal électrique en un point particulier du dispositif de
la figure 1.
Le mode de réalisaticn du dispositif selon l'invention, montré par la figure 1, est destiné à mesurer la période d'un signal pseudosinusoidal 1, dont une représentation est donnée sur le diagramme a de la figure 2. Ce signal pseudosinosoidal 1, qui est par exemple le signal de sortie d'un capteur de vitesse de rotation du type inductif (roue phonique), présente la particularité d'être formé de périodes Po P1, P2,...,Pi, Pi+l, Pi+2.... dont chacune d'elles est constituée de deux alternances de durées différentes. Sur le diagramme a de la figure 2, sur lequel on a représenté totalement les périodes Pi et Pi+, et partiellement la période Pi+P, on peut voir que les premières alternances Aj(i) et Al(i+l) des- périodes Pi et Pi+1 ont une durée plus courte que les secondes alternances
A2(i) et A2(i+1) des mêmes périodes.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à cet exemple de représentation et elle s'appliquerait tout aussi bien si lesdites secondes alternances avaient une durée plus longue que lesdites premières alternances. De plus, il va de soi que la fréquence du signal 1 peut évoluer dans le temps, de sorte que la période Pi ne soit pas égale à la période Pi+,. Par exemple, dans le cas de l'application de l'invention en freinage d'une roue, les périodes successives Pi, Pi+l, Pi+2.... augmentent, sauf si éventuellement le dispositif d'antipatinage intervient pour interrompre momentanément le freinage de ladite roue, auquel cas une période postérieure dudit signal 1 peut être plus courte
qu'une période antérieure.
Le dispositif de la figure 1 comporte un dispositif de mise en forme 2 du signal 1, un dispositif 3 pour la détection des fronts montants et descendants du signal mis en forme par le dispositif 2, une porte logique 4 de vr-e OU, une horloge 5, un compteur 6 et deux mémoires 7 e: È, en liaison avec un microprocesseur (non représenté) par l'intermédiaire
d'une ligne-bus 9.
De façon connue, le dispositif de mise en forme 2 est du type comparateur susceptible de comparer ledit signal pseudosinusoidal 1 à une référence et de délivrer à sa
sortie un signal 10, constitué de créneaux rectangulaires.
Sur le diagramme b de la figure 2, on peut voir que, par l'action du dispositif de mise en forme 2, chaque première alternance positive Aj(i), Al(i+î), A1(i+2).... est transformée en un créneau Cl(i), Cl(i.1).... dont le front avant 11 est montant et le front arrlere 12 descendant, alors que chaque seconde alternance négative A2(i)
A2(i+1) est transformée en un créneau C2(i), C2(i+1)....
dont le front avant 12 est descendant et le front arrière 11
montant.
Le signal en créneaux 10 est adressé par le dispositif de mise en forme 2 au dispositif de détection 3. Celui-ci détecte les fronts montants et descendants du signal 10 et pour chacun de ceux-ci délivrent deux impulsions, dont l'une apparaît à l'instant dudit front, alors que l'autre est légèrement retardée par rapport à celui-ci. Les diagrammes c et f de la figure 2 montrent que: - pour chaque front montant 11, le dispositif de détection 3 engendre une impulsion 13 simultanée et une impulsion 14, légèrement retardée; - pour chaque front descendant 12, le dispositif de détection 3 engendre une impulsion 15 simultanée et une
impulsion 16, légèrement retardée.
1 Les impulsions 13 sont adressées à la commande de mémorisa-
tion m de la mémoire 7. De même, les impulsions 15 sont
transmises à la commande de mémorisation m de la mémoire 8.
Par ailleurs, les impulsions retardées fa et 6 sont appliquées à l'entrée de remise à zéro r du c tmFteur 6, par l'intermédiaire de la porte OU 4. Ce compteur 6 est monté pour pouvoir compter les impulsions 17 de l'horloge 5 (voir le diagramme g de la figure 2) et sa sortie est reliée, en
commun, aux entrées e des mémoires 7 et 8.
Le fonctionnement du dispositif de la figure est décrit
ci-après, à l'aide des diagrammes de la figure 2.
Lorsque le signal pseudosinusoidal I passe par zéro en croissant, il en résulte la génération d'un front montant 11 par le dispositif de mise en forme 2 et donc la génération d'une impulsion 13 et d'une impulsion 14 par le dispositif 3. L'impulsion 13 autorise la mise en mémoire, dans la mémoire 7, d'un nombre correspondant au nombre d'impulsions 17 de l'horloge 5 compté par le compteur 6 antérieurement à l'apparition de ladite impulsion 13; dès que ce nombre est transmis du compteur 6 à la mémoire 7, l'impulsion 14 remet le compteur 6 à zéro, de sorte que celuici peut commencer à compter un nouveau nombre d'impulsions 17 de l'horloge 5. Le retard d'une impulsion 14 par rapport à une impulsion 13 est réglé pour que la remise à zéro du compteur 6 intervienne juste après le transfert du contenu du compteur 6 dans la mémoire 7: ce retard doit être suffisamment long pour assurer que la totalité de ce transfert est réalisé avant la remise à zéro, mais
suffisamment court pour que le comptage du nombre d'impul-
sions 17 suivant puisse être considéré comme commençant sans interruption dès la fin du comptage du nombre d'impulsions
17 précédent.
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1 De même, lorsque le signal pseudosinusoidal 1 passe par zéro en décroissant, il en résulte la génération d'un front descendant 12 par le dispositif de mise en forme 2 et donc la génération d'une impulsion 15 et d'une impulsion 16 par le dispositif 3. L'impulsion 15 autorise la mise en mémoire, dans la mémoire 8, d'un nombre correspondant au nombre d'impulsions 17 de l'horloge 5 compté par le compteur 6 antérieurement à l'apparition de ladite impulsion 15; dès que ce nombre est transmis du compteur 6 à la mémoire 8, l'impulsion 16 remet le compteur 6 à zéro, de sorte que celui-ci peut commencer à compter un nouveau nombre d'impulsions 17 de l'horloge 5. Le retard d'une impulsion 16 par rapport à une impulsion 15 est réglé pour que la remise à zéro du compteur 6 intervienne juste après le transfert du contenu du compteur 6 dans la mémoire 8: ce retard doit être suffisamment long pour assurer que la totalité de ce transfert est réalisé avant la remise à zéro, mais
suffisamment court pour que le comptage du nombre d'impul-
sions 17 suivant puisse être considéré comme commençant sans interruption dès la fin du comptage du nombre d'impulsions 17 précédent. Ainsi, lorsque le front avant montant 11 du créneau Cl(i) du signal 10, correspondant à l'alternanceAl(i) du signal 1, apparaît, le compteur 6 est vidé et remis à zéro par les impulsions 13 et 14 correspondantes, de sorte que ledit compteur 6 commence à compter les impulsions 17 de l'horloge 5. Ce comptage continue jusqu'à ce qu'apparaissent les impulsions 15 et 16, correspondant au front arrière descendant 12 dudit créneau Cl(i). Ainsi, pendant toute la durée de ce créneau, le compteur 6 a compté un nombre d'impulsions Nl(i) (voir diagramme h de la figure 2) représentatif de la durée de l'alternance Al(i) et, dès la fin de ce créneau, le nombre Ni(i) est transfere dans la
mémoire 7.
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1 De plus, dès l'apparition du front descendant 12 (qui correspond à la fin du créneau Cl(i), mais également au début du créneau C2i)) grace aux impulsions 15 et 16 correspondantes, le compteur 6 recommence a compter les impulsions 17 de l'horlcge 5. Ce nouveau comptage continue jusqu'à ce qu'apparaissent les impu1sions-1i et 14,
correspondant au front arrière montant Il du créneau C2(i).
Ainsi, pendant toute la durée de ce dernier créneau, le compteur 6 a compté un nombre d'impulsions N2(i) (voir diagramme i de la figure 2) représentatif de la durée de l'alternance A2 i et, dès la fin de ce créneau, le nombre
N2(i) est transféré dans la mémoire 8.
On conçoit- donc aisément que tous les nombres N(i) constituant des mesures de la durée des différentes alternances positives du signal pseudosinusoidal 1 sont successivement disponibles dans la mémoire 7 et que, de-même tous les nombres N2(i), constituant des mesures de la durée des différentes alternances négatives dudit signal pseudosinusoidal 1 sont également successivement disponibles dans la mémoire 8, un nombre N2(i) étant temporellement
intercalé entre deux nombresNl(i) consécutifs et vice-
versa. Grâce à la ligne-bus 9, ces nombresNî(i) et N2(i) sont à la disposition du microprocesseur qui est capable de fournir en continu les sommes Al(o)+A2(o) A2(c) + A1(1), A1(1)+ A2(1), A2(1' + A,2),A1(i) + A2(i) , A2(-) + Al(i+l),
Al(i+1) + A2(i+l). A2(i+U + A1(i+2)....
A chaque instant, la mesure de valeur de la période de signal pseudosinusoidal 1 est formée par celle de ces sommes qui a été calculée en dernier immédiatement avant ledit
instant de mesure.
Afin d'éviter qu'une mesure de période puisse être effectuée sur une mémoire 7 ou 8 en cours de transfert, on prévoit une
ligne de validation de données 18.
l 2566132 1 Par ailleurs, dans le cas de période très longue, il pourrait se produire que le nombre des impulsions 17 comptées par le compteur 6 soit très importante et entraine la saturation de celui-ci. On peut prévoir alors une commande de débordement 19, susceptible de bloquer l'horloge 5. On remarquera que le fait d'utiliser les mémoires 7 et 8 comme interface (avec le microprocesseur) permet de faire
fonctionner celui-ci de manière indépendante.
Ainsi, la présente invention présente deux intérêts majeurs: - l'existence d'une bande passante très importante avec un déphasage très faible;
- la possibilité de liaison directe avec un microprocesseur.
De plus, le microprocesseur peut venir lire les deux dernières demipériodes mesurées lorsqu'il en a besoin, ce
qui conduit à un système très souple.
Claims (4)
- 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure en continu la durée desalternances positives et négatives du signal pseudosinu-soidal, on calcule la somme de la durée de l'alternance positive ou négative qui vient de s'achever et de la durée de l'alternance négative ou positive immédiatement antérieure et, à tout instant, on a à disposition ladernière somme ainsi calculée.
- 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou2, caractérisé en ce que l'on met les alternances positives et négatives dudit signal pseudosinusoldal à la forme de créneaux rectangulaires de durées respectivement égales à celles desdites alternances, on échantillonne lesdits créneaux au moyen d'un signal d'horloge et on compte et additionne des nombres d'impulsions d'horloge représentatifsde la durée desdits créneaux.
- 4 - Dispositif pour mesurer en continu la période d'un signal pseudosinusoidal dont les deux alternances d'une période présentent des durées différentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de mise en forme (2) transformant les alternances positives et négatives dudit signal pseudosimusoidal en créneaux rectangulaires de durées respectivement égales à celles desdites alternances, une horloge (5), un compteur (6) comptant les impulsions d'horloge pendant la durée de chacun desdits créneaux, une première mémoire (7) pour emmagasiner les nombres d'impulsions d'horloge correspondant aux créneaux représentatifs des alternances positives, uneseconde mémoire (8) pour emmagasiner les nombres d'impul-sions d'horloge correspondant aux créneaux représentatifs des alternances négatives et des moyens (9) pour additionner en continu les derniers nombres d'impulsions entrés danslesdites mémoires.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (3) des passages par zéro dudit signal pseudosinusoîdal délivrant des impulsions (13,14,15,16) commandant le transfert desdits nombres d'impulsions entre ledit compteur (6) et l'une et l'autre desdites mémoires (7et8), ainsi que la remise à zérodudit compteur.
- 6 - Application du procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 3 ou du dispositif selon l'une quelconquedes revendications 4 ou 5 à la régulation de vitesse d'unélément tournant au moyen d'un capteur de vitesse de rota-tion inductif.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8409514A FR2566132B1 (fr) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Procede et dispositif pour la mesure de la periode d'un signal pseudosinusoidal et leurs applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8409514A FR2566132B1 (fr) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Procede et dispositif pour la mesure de la periode d'un signal pseudosinusoidal et leurs applications |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2566132A1 true FR2566132A1 (fr) | 1985-12-20 |
| FR2566132B1 FR2566132B1 (fr) | 1987-02-06 |
Family
ID=9305140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8409514A Expired FR2566132B1 (fr) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Procede et dispositif pour la mesure de la periode d'un signal pseudosinusoidal et leurs applications |
Country Status (1)
| Country | Link |
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