FR2679338A1 - Capteur de vitesse de roue de vehicule, procede de production d'impulsions de marquage dans un dispositif de mesure et procede de mesure de la vitesse de rotation d'un objet en rotation. - Google Patents
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Abstract
Le capteur de vitesse de roue de véhicule est du type comprenant un rotor (11), destiné à être associé à la roue afin d'être entraîné en rotation avec cette dernière, des moyens de détection (13), destinés à être montés à proximité du rotor (11) sur un support qui est non rotatif d'une manière relative, le rotor (11) étant pourvu d'une série d'éléments de rotor (12) espacés dans le sens circonférentiel et destinés à influer sur les moyens de détection (13) par une méthode sans contact, et des moyens de traitement de signaux, destinés à traiter une onde pratiquement sinusoïdale de sortie (18), ou la composante fondamentale de cette onde de sortie, provenant des moyens de détection (13). Suivant l'invention, il est caractérisé en ce que les moyens de traitement de signaux comprennent des moyens de production d'impulsions (19-20-23-24) agencés de façon à produire des impulsions pour au moins deux phases fixées à l'avance de chaque cycle de l'onde sinusoïdale de sortie (18) des moyens de détection (13).
Description
La présente invention concerne les capteurs de vitesse de roue de
véhicule, plus particulièrement, mais non exclusivement, les capteurs de vitesse de roue pour aéronef, et, d'une manière plus générale, un procédé de conversion d'un signal sinusoïdal en une séquence d'impulsions de marquage, les impulsions de marquage étant produites pour chaque quart du signal sinusoïdal. Les roues d'aéronef sont souvent pourvues de capteurs de vitesse de roue, se présentant généralement sous la forme d'une génératrice tachymétrique entraînée mécaniquement par l'axe de la roue Cette génératrice tachymétrique peut être utilisée pour émettre un signal de vitesse à destination de moyens de freinage antiblocage associés à la roue Le milieu environnant hostile dans lequel
se trouve l'axe de roue impose des conditions strictes à la génératrice tachymé-
trique L'axe est soumis tout à la fois à la chaleur, à la poussière et aux vibrations.
Dans les voitures, on connaît des capteurs de vitesse de roue qui comprennent un rotor denté, associé à une roue de la voiture, et des moyens inductifs de détection qui sont fixes et réagissent à un déplacement des dents
devant ces moyens.
Dans le cas d'un aéronef, il est souhaitable de pouvoir surveiller d'une manière précise la vitesse des roues de l'aéronef même à de très faibles vitesses de roue, par exemple de 10 tpm Si on devait utiliser un rotor denté ou segmenté en combinaison avec un circuit classique de comptage d'impulsions en vue de compter les cycles de l'onde sinusoïdale produite par des moyens inductifs de détection, il devrait être prévu sur le rotor un grand nombre de dents ou de segments, appelés ci-après "éléments de rotor" Etant donné que l'espace libre disponible pour un tel rotor au voisinage de l'axe est strictement limité, un nombre plus important d'éléments de rotor entraîne un espacement circonférentiel plus faible entre ces éléments Pour une dimension donnée des moyens inductifs de
détection, un espacement plus faible entre les éléments de rotor produit une ampli-
tude réduite du signal sinusoïdal de sortie, étant donné que même de petits moyens de détection ont tendance à être influencés par plusieurs éléments de rotor
adjacents.
Par ailleurs, lorsqu'on essaye d'utiliser un nombre important d'éléments de rotor, par exemple 150 éléments sur un rotor d'un diamètre de 6,35 cm ( 2,5
pouces), cela exige d'une manière beaucoup plus stricte un usinage à des tolé-
rances précises et la moindre variation de l'entrefer existant entre les moyens de
détection et les éléments de rotor introduit des signaux parasites dans le système.
C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un capteur de vitesse de roue qui facilite l'utilisation d'un nombre rédui: d'éléments de rotor, tout
en assurant une évaluation exacte de la vitesse de roue.
A cet effet, l'invention a pour objet un capteur de vitesse de roue de véhicule, comprenant un rotor, destiné à être associé à la roue afin d'être entraîné en rotation avec cette dernière, des moyens de détection, destinés à être montés à proximité du rotor sur un support qui est non rotatif d'une manière relative, le rotor étant pourvu d'une série d'éléments de rotor espacés dans le sens circonférentiel et destinés à influer sur les moyens de détection par une méthode sans contact, et des moyens de traitement de signaux, destinés à traiter une onde pratiquement sinusoïdale de sortie, ou la composante fondamentale de cette onde de sortie, provenant des moyens de détection, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signaux comprennent des moyens de production d'impulsions agencés de façon à produire des impulsions pour au moins deux phases fixées à
l'avance de chaque cycle de l'onde sinusoïdale de sortie des moyens de détection.
L'invention prévoit ainsi des moyens de traitement de signaux qui sont destinés à produire des impulsions en plusieurs points différents d'un cycle d'une
onde sinusoïdale produite par les moyens de détection.
On peut détecter les points de passage par zéro de l'onde sinusoïdale de sortie en utilisant un amplificateur de transformation en ondes carrées servant à convertir l'onde sinusoïdale en une onde carrée, les flancs de cette onde carrée correspondant aux points de passage par zéro de l'onde sinusoïdale, et ces flancs
peuvent être utilisés pour produire des impulsions.
De préférence, les moyens de production d'impulsions comprennent des moyens de détection de maxima et de minima agencés de façon à détecter les maxima et les minima de l'onde sinusoïdale et de façon à produire une impulsion
pour chaque maximum et chaque minimum rencontré.
Lorsqu'il est prévu de détecter les points de passage par zéro, ainsi que les maxima et les minima, quatre impulsions sont produites pour chaque cycle de
l'onde sinusoïdale.
Des moyens de détection de maxima et de minima préférés comprennent des moyens servant à déduire du signal sinusoïdal une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées légèrement déphasées et des moyens comparateurs agencés de façon à comparer les amplitudes de cette première et cette seconde ondes dérivées et à produire une impulsion lorsque les amplitudes des ondes
dérivées sont pratiquement égales.
Bien qu'il soit possible que l'une des ondes dérivées soit en phase avec le signal sinusoïdal, il est préférable de déphaser les ondes dérivées de valeurs pratiquement égales dans des sens opposés par rapport à ce signal sinusoïdal, de sorte que les instants auxquels les amplitudes des ondes dérivées se trouvent être égales correspondent pratiquement aux positions centrales des maxima et des
minima de l'onde sinusoïdale.
Ainsi, une onde sinusoïdale pure produirait quatre impulsions, régulièrement espacées d'une manière précise, par cycle, si la roue tourne à une vitesse constante Si, en revanche, la vitesse de la roue varie, l'espacement entre les deux dernières impulsions représente alors une mesure à jour de la vitesse actuelle de
la roue, cet espacement étant différent de l'espacement précédent des impulsions.
Ce résultat diffère de celui que l'on obtiendrait en utilisant un multiplicateur de fréquence pour multiplier la fréquence du signal sinusoïdal, étant donné qu'une variation de la vitesse de roue ne pourrait alors être détectée qu'après un cycle
complet du signal sinusoïdal de base.
L'invention a aussi pour but de fournir un procédé permettant de convertir un signal sinusoïdal, produit par un dispositif de comptage ou de mesure, en une séquence d'impulsions de marquage, les impulsions de marquage étant produites
pour chaque quart de cycle sinusoïdal.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de production d'impulsions de marquage à partir d'un signal sinusoïdal dans un dispositif de comptage ou de mesure, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter les points de passage par zéro du signal sinusoïdal, à détecter les maxima et les minima du signal sinusoïdal en
déduisant de ce signal sinusoïdal une première et une seconde ondes sinusoï-
dales dérivées déphasées, à comparer les amplitudes de ces ondes dérivées et à produire une impulsion de marquage pour chaque point de passage par zéro et à
chaque fois que les amplitudes des ondes dérivées se trouvent être égales.
L'invention a encore pour but de fournir un procédé permettant de mesurer
la vitesse de rotation d'un objet se déplaçant en rotation.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure de la vitesse de rotation d'un objet se déplaçant en rotation, caractérisé en ce qu'il consiste: a à détecter le passage, devant un emplacement qui est fixe par rapport à l'objet se déplaçant en rotation, d'une série d'éléments espacée dans le sens circonférentiel et disposés sur l'objet se déplaçant en rotation, b à produire un signal sinusoïdal à partir du passage des éléments qui a été détecté, c à détecter les points de passage par zéro du signal sinusoïdal, d à détecter les maxima et les minima du signal sinusoïdal en déduisant de ce dernier une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées déphasées et à comparer les amplitudes de ces ondes dérivées et e à produire une impulsion de marquage en chaque point de passage par zéro et à chaque fois que les amplitudes des ondes dérivées se trouvent être égales. Un capteur de vitesse de roue pour aéronef, conforme à l'invention, va maintenant être décrit uniquement à titre d'exemple et en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma-blocs du capteur, la figure 2 est un schéma-blocs plus détaillé de l'unité de détection de maxima et de minima qui est utilisée dans le circuit de la figure 1, la figure 3 est un graphe représentant les divers signaux se présentant dans le circuit de la figure 1 et la figure 4 est un graphe des ondes sinusoïdales dérivées déphasées
présentes dans l'unité de la figure 2.
Si on se reporte à la figure 1, l'axe 10 d'une roue (non représentée) d'un
aéronef est pourvue d'un rotor coaxial 11 comportant une série d'éléments métal-
liques 12 qui sont régulièrement espacés dans le sens circonférentiel et qui sont susceptibles de faire l'objet d'une détection inductive de la part d'un dispositif à bobine 13 qui est fixe et qui est monté sur une partie, fixe d'une manière relative, du support (non représenté) de l'axe Ces éléments métalliques peuvent par exemple se présenter sous la forme de dents ou d'éléments ferro-magnétiques individuels, tels que des bandes métalliques, qui sont montés d'une manière fixe dans un support annulaire non métallique D'une manière typique, le diamètre du
rotor 11 est de 6,35 cm ( 2,5 pouces).
Le dispositif à bobine 13 peut se présenter sous diverses formes D'une manière générale, ce dispositif à bobine comprend une bobine montée sur une armature métallique Cette armature peut avoir la forme d'un E plat dont les branches sont dirigées radialement vers l'intérieur en direction du rotor et dont le plan est un plan diamétral par rapport au rotor La bobine est de préférence montée sur la branche centrale du E. La réluctance du circuit magnétique formée par l'armature et les éléments de
rotor varie d'une manière connue lorsque ces éléments passent devant l'armature.
Le dispositif à bobine 13 est relié par un câblage 14 à une unité d'interface à distance 15 qui est située en un emplacement éloigné du milieu environnant hostile entourant l'axe de roue et qui est mise sous tension au moyen d'une source
de courant constant 16.
La bobine est excitée au moyen d'un signal porteur 17 qui est avantageu-
sement obtenu à partir d'une source de signaux utilisée pour un système d'indication de pression de pneumatique (sigle TPIS en anglais) qui est associé à
la même roue Dans le cas présent, le signal porteur 17 est à 31,25 k Hz.
L'impédance de source du signal porteur 17 est élevée et le circuit de charge formé par la bobine du dispositif à bobine 13 est accordé par des moyens capacitifs à un
point voisin de la résonance.
Le signal de sortie 18 provenant du dispositif à bobine 13 est constitué par le
signal porteur modulé par une onde sinusoïdale qui résulte de la variation de réluc-
tance entre le dispositif à bobine 13 et le rotor 11 pendant que la roue tourne.
Pendant que le rotor 11 entraîné par la roue tourne, l'onde porteuse est modulée par une onde sinusoïdale qui est proportionnelle à la vitesse de la roue Le signal de sortie 18 obtenu est-lTPM x Nl/60, en Hz, TPM étant le nombre de tours par
minute et N étant le nombre d'éléments du rotor.
Le signal de sortie 18 est appliqué à un préamplificateur 19, puis à un filtre 20 qui élimine le signal porteur de façon à fournir des signaux sinusoïdaux 21 et 22, en phase, respectivement à un amplificateur 23 de transformation en onde
carrée et à une unité 24 de détection de maxima et de minima.
La figure 3 (a) représente un graphe des signaux sinusoïdaux 21 et 22 pendant que la roue accélère La sortie de l'amplificateur 23 de transformation en onde carrée est représentée à la figure 3 (b), les flancs du signal d'onde carrée 25 obtenu à la sortie de l'amplificateur 23 étant produits à des instants tl, t 3, t 5, t 7, etc, qui correspondent aux points de passage par zéro Pl, P 3, P 5, P 7, etc du signal sinusoïdal. L'unité 24 de détection de maxima et de minima est représentée à la figure 2 Le signal sinusoïdal 22 est utilisé pour produire une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées 26 et 27 qui sont déphasées l'une par rapport à l'autre De préférence, ainsi que cela est représenté, les ondes dérivées 26 et 27 sont déphasées, respectivement à l'aide de moyens de déphasage 28 et 29, de valeurs égales et opposées f par rapport au signal sinusoïdal de base 22 Les points d'intersection X (voir figure 4) entre les ondes dérivées 26 et 27 sont détectés par un détecteur de passage par zéro 30 Ceci signifie que le détecteur 30 détecte les instants auxquels les amplitudes des ondes dérivées 26 et 27 sont égales et, étant donné que ces ondes dérivées sont disposées d'une manière symétrique par rapport au signai sinusoïdal 22, les points d'intersection X coïncident d'une manière précise dans le temps avec les maxima et les minima du
signal sinusoïdal 22, par exemple aux instants t 4 et t 6 (voir figure 4).
Dans une variante qui est moins préférée, une seule des ondes dérivées 26
et 27 est déphasée par rapport au signal 22.
Le signal de sortie 31 de l'unité 24 est envoyé à un amplificateur 32 de transformation en onde carrée, de façon à fournir le signal d'onde carrée 33 de la figure 3 (c) dont les flancs, tels que ceux correspondant aux instants t 2 et t 4, coïncident avec les minima et les maxima, par exemple P 2 et P 4 Ce signal d'onde
carrée 33 est déphasé de 90 par rapport au signal 25.
Les signaux d'onde carrée 25 et 33 sont utilisés pour faire basculer des monostables à double mode 34 et 35 respectifs dont les signaux de sortie sont combinés de façon à produire le train d'impulsions de sortie 36 de la figure 3 (d) dans lequel il existe une impulsion pour chaque point de passage par zéro de l'onde sinusoïdale 21 et une impulsion pour chaque minimum et pour chaque maximum de ce signal sinusoïdal 21. Les impulsions peuvent être comptées en fonction du temps, de façon à en déduire la vitesse de la roue, en appliquant le train d'impulsions sur un compteur de fréquence standard qui ouvre une porte, par exemple pendant 1 seconde et compte le nombre d'impulsions qui passent En variante, dans une application sur un aéronef, le train d'impulsions peut être appliqué sur un ordinateur embarqué
dans l'aéronef, en vue d'un traitement ultérieur.
Pour obtenir un gain de poids, on peut avantageusement combiner le rotor
11 à un transformateur rotatif faisant partie d'un TPIS de roue.
Le système décrit est susceptible de surveiller des vitesses de roue aussi
faibles qu'environ trois tours par minutes (tpm).
Claims (5)
1 Capteur de vitesse de roue de véhicule, comprenant un rotor ( 11), destiné à être associé à la roue afin d'être entraîné en rotation avec cette dernière, des moyens de détection ( 13), destinés à être montés à proximité du rotor ( 11) sur un support qui est non rotatif d'une manière relative, le rotor ( 11) étant pourvu d'une série d'éléments de rotor ( 12) espacés dans le sens circonférentiel et destinés à influer sur les moyens de détection ( 13) par une méthode sans contact, et des
moyens de traitement de signaux, destinés à traiter une onde pratiquement sinu-
soïdale de sortie ( 18), ou la composante fondamentale de cette onde de sortie, provenant des moyens de détection ( 13), caractérisé en ce que les moyens de
traitement de signaux comprennent des moyens de production d'impulsions ( 19-
-23-24) agencés de façon à produire des impulsions pour au moins deux phases fixées à l'avance de chaque cycle de l'onde sinusoïdale de sortie ( 18) des moyens
de détection ( 13).
2 Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement de signaux comprennent un amplificateur de transformation en ondes carrées ( 23) servant à convertir l'onde sinusoïdale en une onde carrée ( 25), les flancs de cette onde carrée qui correspondent aux points de passage par zéro de
l'onde sinusoïdale étant utilisés pour produire des impulsions.
3 Capteur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé
en ce que les moyens de production d'impulsions ( 19-20-23-24) comprennent des moyens de détection de maxima et de minima ( 24) agencés de façon à détecter les maxima et les minima de l'onde sinusoïdale et de façon à produire une impulsion pour chaque maximum et chaque minimum rencontré 4 Capteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de détection de maxima et de minima ( 24) comprennent des moyens servant à déduire du signal sinusoïdal une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées ( 26, 27) légèrement déphasées et des moyens comparateurs ( 30) agencés de façon à comparer les amplitudes de cette première et cette seconde ondes dérivées ( 26, 27) et à produire une impulsion ( 31) lorsque les amplitudes
des ondes dérivées ( 26, 27) sont pratiquement égales.
Aéronef comportant un capteur de vitesse de roue suivant l'une
quelconque des revendications 1 à 4.
6 Procédé de production d'impulsions de marquage à partir d'un signal sinusoïdal dans un dispositif de comptage ou de mesure, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter les points de passage par zéro du signal sinusoïdal, à détecter les maxima et les minima du signal sinusoïdal en déduisant de ce signal sinusoïdal une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées ( 26, 27) déphasées, à comparer les amplitudes de ces ondes dérivées ( 26, 27) et à produire une impulsion de marquage ( 36) pour chaque point de passage par zéro et à chaque
fois que les amplitudes des ondes dérivées ( 26, 27) se trouvent être égales.
7 Procédé de mesure de la vitesse de rotation d'un objet ( 11) se déplaçant en rotation, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter le passage, devant un emplacement qui est fixe par rapport à l'objet ( 11) se déplaçant en rotation, d'une série d'éléments ( 12) espacée dans le sens circonférentiel et disposés sur l'objet ( 11) se déplaçant en rotation, à produire un signal sinusoïdal à partir du passage des éléments ( 12) qui a été détecté, à détecter les points de passage par zéro du signal sinusoïdal, à détecter les maxima et les minima du signal sinusoïdal en déduisant de ce dernier une première et une seconde ondes sinusoïdales dérivées ( 26, 27) déphasées et à comparer les amplitudes de ces ondes dérivées ( 26, 27) et à produire une impulsion de marquage ( 36) en chaque point de passage par zéro et à chaque fois que les amplitudes des ondes dérivées ( 26, 27) se trouvent être égales.
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