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WO2003021789A1 - Entree analogique pour circuit electronique - Google Patents

Entree analogique pour circuit electronique Download PDF

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WO2003021789A1
WO2003021789A1 PCT/FR2002/002981 FR0202981W WO03021789A1 WO 2003021789 A1 WO2003021789 A1 WO 2003021789A1 FR 0202981 W FR0202981 W FR 0202981W WO 03021789 A1 WO03021789 A1 WO 03021789A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
analog
computer
sensor
digital
digital converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2002/002981
Other languages
English (en)
Inventor
François TROCQUE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crouzet Automatismes SAS
Original Assignee
Crouzet Automatismes SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crouzet Automatismes SAS filed Critical Crouzet Automatismes SAS
Priority to EP02797679A priority Critical patent/EP1430605A1/fr
Priority to US10/486,712 priority patent/US6980141B2/en
Publication of WO2003021789A1 publication Critical patent/WO2003021789A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/0617—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
    • H03M1/0619—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by dividing out the errors, i.e. using a ratiometric arrangement
    • H03M1/0621—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by dividing out the errors, i.e. using a ratiometric arrangement with auxiliary conversion of a value corresponding to the physical parameter(s) to be compensated for
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters

Definitions

  • the invention relates to an analog input adaptable to the electrical output level of a sensor sensitive to a physical parameter.
  • Electric or electronic automations generally include one or more signal inputs, in particular analog signals supplied by sensors of physical parameters such as pressure, temperature, linear displacement or any other type of parameter.
  • the automation is designed to provide preprogrammed functionality based on the level or status of these parameters.
  • FIG. 1a shows the block diagram of an analog input 10 of the state of the art connected to the output of a sensor 12 supplying the analog input a voltage Vs as a function of a physical parameter used by the automation.
  • the analog input 10 essentially comprises an analog / digital converter 14 driven by its analog input 16 through a level 18 adaptation interface, by the voltage Vs at the sensor output and a voltage reference Vr 20 for the converter analog / digital 14.
  • the analog / digital converter 14 provides digital information, at its digital output 22, depending on the level of the input voltage Vs applied to its analog input 16. This digital information is used by an electronic processing circuit, for example an automation .
  • the voltage reference 20 is necessary to obtain the precision of conversion into digital of the analog voltage applied to the input 16 of the analog / digital converter 14.
  • the theoretical dynamics of the analog input level Vs is a fixed value corresponding to the usual normalized dynamics of the sensors, for example from 0 to 10 volts.
  • Figures 1b, 1c and 1d respectively show three types of sensors 24, 26 and 28 that can be connected to the analog input of Figure 1a.
  • the sensor connected to the analog input can be: - or a 0-10 volt 24 sensor (see Figure 1b) providing a voltage between 0 and 10 volts precisely corresponding to the analog voltage range allowed by the analog input to benefit from the maximum resolution of the analog / digital converter.
  • the disadvantage of such a 0-10 volt sensor is that it requires a regulated supply voltage so that it provides a maximum output voltage always equal to 10 volts.
  • the potentiometer 26 provides a variable voltage between 0 volts and the voltage of the hot spot 30 of the potentiometer as a function of the position of the cursor.
  • the hot spot 30 of the potentiometer is usually at the potential of the supply voltage Vcc of the electrical system including among other things the automation. This supply voltage Vcc is not very stable and sometimes unregulated, each electronic element of the system comprising its own regulation device.
  • the drawback of using the potentiometer 26 of FIG. 1c supplied by the unregulated voltage Vcc is that, if the supply voltage Vcc becomes lower than the maximum voltage accepted by the analog / digital converter, there is no benefit from the resolution of the converter, when the cursor is at the hot spot 30 of the potentiometer. On the other hand, if the supply voltage Vcc exceeds the maximum voltage admitted by the analog / digital converter, the mechanical movement of the cursor is limited to this maximum voltage of the converter, which limits the measurement range of the parameter in this case the maximum possible movement of the cursor to the hot spot of the potentiometer.
  • the output voltage of the potentiometer for the same position of the cursor, will vary as a function of the voltage Vcc applied to its hot spot, which affects the reliability of a position measurement.
  • the regulated sensor 28 of FIG. 1d is used.
  • the regulated sensor 28 includes the potentiometer 26 of FIG. 1c, the hot spot 30 of which is supplied by the supply voltage Vcc through a voltage regulator 32 in order to maintain the hot spot of the potentiometer substantially equal to 10 volts, which has the disadvantage of increasing the cost of the sensor and therefore that of the automation.
  • the invention provides an analog input for electronic circuit intended to be connected to an electrical output of a sensor for measuring a physical parameter, the sensor being supplied by a voltage.
  • RN characterized in that it comprises a computer controlling the analog / digital converter to carry out, an analog-digital conversion of the supply voltage Vcc, the analog / digital converter providing the computer with a digital value
  • Vn (r / Ralim). R N.
  • One of the main objects of the invention is that the analog input is reliable and ensures the same measurement accuracy whatever the sensor supply voltage or whatever the type of sensor.
  • Other objects of this invention are: to benefit from the resolution of the analog / digital converter.
  • Another economic object of the invention is to reduce the cost of analog input by simplifying its manufacture.
  • the analog input comprises at least two analog / digital converters, a first converter for digitizing the supply voltage Vcc and a second converter for digitizing the analog voltage Vs at the output of the sensor.
  • the analog input comprises a single analog / digital converter and a multiplexer of the signals from different sensors, each of the signals being digitized sequentially by the analog / digital converter, the multiplexer being controlled by the computer.
  • FIG. 1a shows a block diagram of an analog input of the state of the art
  • FIG. 1b, 1c and 1d respectively show three types of sensors usually connected to the analog input of Figure 1a;
  • - Figure 2 shows a block diagram of an analog input according to the invention comprising two analog / digital converters;
  • FIG. 2 represents the block diagram of an analog input 40, according to the invention, supplied by a supply voltage Vcc and receiving by an input terminal 42 the analog voltage Vs at the output of a sensor.
  • the sensor is a potentiometer 44 connected by its hot point to the supply voltage Vcc and by its cold point to a reference potential Vm, for example the ground of the analog input.
  • the analog input 40 comprises a first 46 and a second 48 analog / digital converters, the first converter 46 receiving by its analog input 50 through a first voltage adapter 52, the supply voltage Vcc, the second converter 48 receiving by its analog input 54 through a second voltage adapter 56, the analog voltage Vs to be measured taken at the cursor of potentiometer 44.
  • the first analog / digital converter 46 provides at its digital output 58, the digital value of the supply voltage Vcc, the second converter 48 provides at its digital output 60 the digital value r of the analog voltage level Vs of the sensor.
  • the analog input 40 comprises a computer 64 programmed to drive the two analog / digital converters, the computer receiving the two digital information Ralim and r from the converters analog / digital and providing digital information Vn as a function of the position of the cursor of potentiometer 44 such as:
  • the computer is configured to perform the following sequences:
  • the computer 64 controls the conversion, by the first converter 46, of the analog supply voltage Vcc of the sensor into a first digital value Ralim, then the storage of this first digital value in a RAM 68 of the computer;
  • the computer 64 controls the conversion, by the second converter 48, of the analog voltage Vs of the sensor into a second digital value r, then the storage of this second digital value in the RAM ;
  • the number of possible states measured by the converter will be 256.
  • the measurement accuracy of the output voltage for a full scale voltage of 10 volts will depend on the resolution of the converter.
  • FIG. 3 represents a block diagram of another analog input 70 according to the invention comprising a signal multiplexer 72 and a single analog / digital converter 74.
  • the analog / digital converter 74 receives, through a voltage adapter 76, the voltage of one of the selected inputs of the signal multiplexer 72.
  • the multiplexer 72 has n + 1 inputs (eO, e1, e2, ... ex, ... en) and an output 78 connected through the voltage adapter 76 to the analog input 80 of the analog / digital converter 74
  • the first input eO (for example) of the multiplexer is connected to the supply voltage Vcc each of the other inputs of the multiplexer (e1, e2, .. ex, .. en) being connected to a respective sensor C1, C2 ,. .. Cn respectively supplying voltages Vs1, Vs2 ... Vsn corresponding to the different physical parameters measured by these sensors.
  • the advantage of the analog input 70 according to the invention is that the sensors can be of a different nature such as those of FIGS. 1b, 1c, 1d.
  • the analog input 70 comprises a computer 82 configured to drive the analog / digital converter 74 and the signal multiplexer 72.
  • the computer is configured to perform the following sequences:
  • the sequence of measurements of the voltages Vs1, Vs2, ... Vsx, .. Vsn therefore of the sequence of the selections of the inputs of the multiplexer, can be subject to priorities preprogrammed in the computer.
  • Vsx (rx / Rio).
  • RN RIO being the numerical value corresponding to the maximum output voltage of the sensor, ie 10 volts.
  • the computer 64 is configured to take into account the type of sensor used for each input and to make the adapted calculation.
  • Vcc the measurement of one of the selected inputs of the multiplexer and the calculation of the digital value of the voltage at this input, then go to the measurement of the next input.
  • the configuration of the computer can be obtained by programming, using a series of instructions stored in a memory, dead of the computer.
  • the analog / digital converter has a resolution greater than the announced resolution of the input.
  • a higher resolution of the analog-to-digital converter than that required for the measurement accuracy for the announced measurement range allows the measurement of exceedances of the values of the parameters to be measured.
  • an eight-bit converter will measure 256 voltage levels while a 10-bit converter will allow measure 1024 levels.
  • These overshoots are possible insofar as the measurement voltage range of the analog input is greater than the supply voltage of the product in order to be able to measure it.
  • the analog input according to the invention allows the detection of overshoots by the fact that the computer takes into account the supply voltage of the sensor.
  • the advantage of the analog input according to the invention lies in the fact that it is not necessary to use a voltage reference for the analog / digital converter, the computer taking into account the value of the voltage of sensor supply, which reduces the cost of the automation.
  • the sensor can be supplied by the system voltage which can vary without changing the accuracy of the parameter measurement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Abstract

L 'invention concerne une entrée analogique ( 40) pour circuit électronique destinée à être connectée à une sortie électrique d'un capteur (44) de mesure d'un paramètre physique, le capteur étant alimenté par une tension d'alimentation Vcc et fournissant à sa sortie électrique une tension analogique Vs fonction du paramètre à mesurer, l'entrée analogique comportant au moins un convertisseur analogique/numérique (46, 48) de résolution RN, caractérisée en ce qu'elle comporte un calculateur (64) commandant le convertisseur analogique/numérique pour effectuer, une conversion analogique-numérique de la tension d'alimentation Vcc, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique Ralim de la tension d'alimentation Vcc du capteur, une conversion analogique/numérique de la tension analogique Vs du paramètre a mesurer, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique r de la tension analogique Vs à mesurer, le calculateur fournissant une valeur numérique Vn du paramètre à mesurer telle que: Vn = (r/Ralim). RN. Applications: entrée analogique pour automatismes.

Description

ENTREE ANALOGIQUE POUR CIRCUIT ELECTRONIQUE
L'invention concerne une entrée analogique adaptable au niveau électrique de sortie d'un capteur sensible à un paramètre physique.
Les automatismes électriques ou électroniques comportent généralement une ou plusieurs entrées de signaux, notamment de signaux analogiques fournis par des capteurs de paramètres physiques tels que pression, température, déplacement linéaire ou tout autre type de paramètre. L'automatisme est réalisé pour assurer des fonctionnalités préprogrammées à partir du niveau ou de l'état de ces paramètres.
La figure 1a montre le synoptique d'une entrée analogique 10 de l'état de l'art connectée à la sortie d'un capteur 12 fournissant à l'entrée analogique une tension Vs fonction d'un paramètre physique utilisé par l'automatisme.
L'entrée analogique 10 comporte essentiellement, un convertisseur analogique/numérique 14 attaqué, par son entrée analogique 16 à travers une interface d'adaptation de niveau 18, par la tension Vs en sortie du capteur et une référence de tension Vr 20 pour le convertisseur analogique/numérique 14.
Le convertisseur analogique/numérique 14 fournit une information numérique, à sa sortie numérique 22, fonction du niveau de la tension d'entrée Vs appliquée à son entrée analogique 16. Cette information numérique est utilisée par un circuit électronique de traitement, par exemple un automatisme.
La référence de tension 20 est nécessaire pour obtenir la précision de conversion en numérique de la tension analogique appliquée à l'entrée 16 du convertisseur analogique/numérique 14.
La dynamique théorique du niveau d'entrée analogique Vs est une valeur fixe correspondant à la dynamique habituelle normalisée des capteurs, par exemple de 0 à 10 volts.
Les figures 1b, 1c et 1d montrent respectivement trois types de capteurs 24, 26 et 28 pouvant être connectés à l'entrée analogique de la figure 1 a. Le capteur connecté à l'entrée analogique peut être : - soit un capteur 0-10 volts 24 (voir figure 1b) fournissant une tension comprise précisément entre 0 et 10 volts correspondant à la plage de tension analogique admise par l'entrée analogique pour bénéficier de la résolution maximale du convertisseur analogique/numérique. L'inconvénient d'un tel capteur 0-10 volts c'est qu'il nécessite une tension d'alimentation régulée de façon à ce qu'il fournisse une tension de sortie maximale toujours égale à 10 volts.
- soit un potentiomètre 26 (voir figure 1c) utilisé pour des mesures de position linéaire ou angulaire. Le potentiomètre 26 fournit une tension variable entre 0 volt et la tension du point chaud 30 du potentiomètre en fonction de la position du curseur. Le point chaud 30 du potentiomètre est habituellement au potentiel de la tension d'alimentation Vcc du système électrique comportant entre autre l'automatisme. Cette tension d'alimentation Vcc est peu stable et parfois non régulée, chaque élément électronique du système comportant son propre dispositif de régulation.
L'inconvénient de l'utilisation du potentiomètre 26 de la figure 1c alimenté par la tension non régulée Vcc est que, si la tension d'alimentation Vcc devient inférieure à la tension maximum admise par le convertisseur analogique/numérique, on ne bénéficie pas de la résolution du convertisseur, lorsque le curseur se trouve au niveau du point chaud 30 du potentiomètre. Par contre, si la tension d'alimentation Vcc dépasse la tension maximale admise par le convertisseur analogique/numérique, le déplacement mécanique du curseur s'en trouve limité à cette tension maximale du convertisseur, ce qui limite d'autant la plage de mesure du paramètre en l'occurrence le déplacement maximum possible du curseur jusqu'au point chaud du potentiomètre. En outre, la tension de sortie du potentiomètre, pour une même position du curseur, variera en fonction de la tension Vcc appliquée à son point chaud, ce qui nuit à la fiabilité d'une mesure de position. Pour éviter cet inconvénient, dans l'art antérieur, on utilise le capteur régulé 28 de la figure 1d. Le capteur régulé 28 comporte le potentiomètre 26 de la figure 1c dont le point chaud 30 est alimenté par la tension d'alimentation Vcc à travers un régulateur de tension 32 à fin de maintenir le point chaud du potentiomètre sensiblement égal à 10 volts, ce qui comporte l'inconvénient d'augmenter le coût du capteur et donc celui de l'automatisme. Pour pallier les inconvénients des entrées analogiques de l'art antérieur, l'invention propose une entrée analogique pour circuit électronique destinée à être connectée à une sortie électrique d'un capteur de mesure d'un paramètre physique, le capteur étant alimenté par une tension d'alimentation Vcc et fournissant à sa sortie électrique une tension analogique Vs fonction du paramètre à mesurer, l'entrée analogique comportant au moins un convertisseur analogique/numérique de, résolution
RN, caractérisé en ce qu'elle comporte un calculateur commandant le convertisseur analogique/numérique pour effectuer, une conversion analogique-numérique de la tension d'alimentation Vcc, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique
Ralim de la tension d'alimentation Vcc du capteur, une conversion analogique-numérique de la tension analogique Vs du paramètre à mesurer, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique r de la tension analogique Vs à mesurer, le calculateur fournissant une valeur numérique Vn du paramètre à mesurer telle que :
Vn = (r/Ralim). RN.
Un des principaux objets de l'invention est que l'entrée analogique soit fiable et assure une même précision de mesure quelle que soit la tension d'alimentation du capteur ou quel que soit le type de capteur. D'autres objets de cette invention sont : de bénéficier de la résolution du convertisseur analogique/numérique.
- de gérer des dépassements de la plage nominale de mesure de l'entrée analogique.
Un autre objet de type économique de l'invention est de diminuer le coût de l'entrée analogique en simplifiant sa fabrication.
Dans une variante de l'invention, l'entrée analogique comporte au moins deux convertisseurs analogiques/numériques, un premier convertisseur pour numériser la tension d'alimentation Vcc et un deuxième convertisseur pour numériser la tension analogique Vs en sortie du capteur.
Dans une autre variante de l'invention, l'entrée analogique comporte un seul convertisseur analogique/numérique et un multiplexeur des signaux issus de différents capteurs, chacun des signaux étant numérisés séquentiellement par le convertisseur analogique/numérique, le multiplexeur étant piloté par le calculateur.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation de l'entrée analogique selon l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquelles :
- la figure 1a représente un synoptique d'une entrée analogique de l'état de l'art ;
- les figures 1 b, 1 c et 1 d montrent respectivement trois types de capteurs habituellement connectés à l'entré analogique de la figure 1a ; - la figure 2 représente un synoptique d'une entrée analogique selon l'invention comportant deux convertisseurs analogiques/numériques ;
- la figure 3 représente un synoptique d'une entrée analogique selon l'invention comportant un seul convertisseur analogique/numérique et un multiplexeur de signaux. La figure 2 représente le synoptique d'une entrée analogique 40, selon l'invention, alimentée par une tension d'alimentation Vcc et recevant par une borne d'entrée 42 la tension analogique Vs en sortie d'un capteur. Dans la réalisation de la figure 2 le capteur est un potentiomètre 44 connecté par son point chaud à la tension d'alimentation Vcc et par son point froid à un potentiel de référence Vm, par exemple la masse de l'entrée analogique.
L'entrée analogique 40 comporte un premier 46 et un second 48 convertisseurs analogique/numérique, le premier convertisseur 46 recevant par son entrée analogique 50 à travers un premier adaptateur de tension 52, la tension d'alimentation Vcc, le second convertisseur 48 recevant par son entrée analogique 54 à travers un second adaptateur de tension 56, la tension analogique Vs à mesurer prise au niveau du curseur du potentiomètre 44.
Le premier convertisseur analogique/numérique 46 fournit à sa sortie numérique 58, la valeur numérique de la tension d'alimentation Vcc, le second convertisseur 48 fournissant à sa sortie numérique 60 la valeur numérique r du niveau de tension analogique Vs du capteur.
L'entrée analogique 40 comporte un calculateur 64 programmé pour piloter les deux convertisseurs analogiques/numériques, le calculateur recevant les deux informations numériques Ralim et r des convertisseurs analogiques/numériques et fournissant une information numérique Vn fonction de la position du curseur du potentiomètre 44 telle que :
Vn = (r/Ralim). RN-
Nous allons par la suite décrire le fonctionnement de l'entrée analogique 40 selon l'invention.
Le calculateur est configuré pour effectuer les séquences suivantes :
- pendant une première période de temps T1 , le calculateur 64 commande la conversion, par le premier convertisseur 46, de la tension analogique d'alimentation Vcc du capteur en une première valeur numérique Ralim, puis la mise en mémoire de cette première valeur numérique dans une RAM 68 du calculateur;
- pendant une seconde période suivante de temps T2, le calculateur 64 commande la conversion, par le deuxième convertisseur 48, de la tension analogique Vs du capteur en une deuxième valeur numérique r, puis la mise en mémoire de cette deuxième valeur numérique dans la RAM ;
- pendant une troisième période suivante T3, le calculateur effectue le calcul de la valeur numérique Vn correspondant au paramètre réel mesuré par le capteur en tenant compte de la tension Vcc d'alimentation soit dans cet exemple la position du curseur du potentiomètre 44, telle que : Vn = (r/Ralim)* RN RN étant la valeur numérique du nombre d'états possibles en sortie du convertisseur analogique/numérique liée à sa résolution.
Par exemple, si l'on utilise des convertisseurs analogiques/numériques à huit bits, le nombre d'états possibles mesurés par le convertisseur sera de 256. La précision de mesure de la tension de sortie pour une tension de pleine échelle de 10 volts, sera fonction de la résolution du convertisseur.
La figure 3 représente un synoptique d'une autre entrée analogique 70 selon l'invention comportant un multiplexeur de signaux 72 et un seul convertisseur analogique/numérique 74.
Le convertisseur analogique/numérique 74 reçoit, à travers un adaptateur de tension 76, la tension d'une des entrées sélectionnées du multiplexeur de signaux 72. Le multiplexeur 72 comporte n+1 entrées (eO, e1 , e2,...ex,...en) et une sortie 78 connectée à travers l'adaptateur de tension 76 à l'entrée analogique 80 du convertisseur analogique/numérique 74. La première entrée eO (par exemple) du multiplexeur est connectée à la tension d'alimentation Vcc chacune des autres entrées du multiplexeur (e1 , e2,..ex,..en) étant connectée à un respectif capteur C1 , C2,... Cn fournissant respectivement des tensions Vs1 , Vs2... Vsn correspondant aux différents paramètres physiques mesurés par ces capteurs.
L'avantage de l'entrée analogique 70 selon l'invention est que les capteurs peuvent être de nature différente tels que ceux des figures 1b, 1 c, 1d.
L'entrée analogique 70 comporte un calculateur 82 configuré pour piloter le convertisseur analogique/numérique 74 et le multiplexeur de signaux 72. Le calculateur 82 reçoit les informations numériques de la sortie numérique 84 du convertisseur analogique/numérique 74 et fournit à une sortie numérique 86 une information numérique Vnx (avec x = 1, 2, ...n), fonction du paramètre physique mesuré par le capteur et corrigé en fonction de la tension d'alimentation Vcc telle que Vnx = (rx/Ralim). RN. Nous allons par la suite décrire le fonctionnement de l'entrée analogique 70 selon l'invention.
Le calculateur est configuré pour effectuer les séquences suivantes :
- pendant une première période de temps T10 : commande par le calculateur de la sélection de l'entrée cO du multiplexeur et conversion, par le convertisseur analogique/numérique 74 de la tension analogique d'alimentation Vcc du capteur présente à cette entrée cO du multiplexeur 72 en une première valeur numérique Ralim puis, mise en mémoire de cette première valeur numérique dans une RAM 86 du calculateur; - pendant des suivantes périodes de temps T11 , T12, ..T1n, commande par le calculateur de la sélection séquentielle des entrées e1 , e2,...ex,..en du multiplexeur et conversion, par le convertisseur analogique/numérique 74, de la respective tension analogique Vs1 , Vs2,...Vsx,..Vsn en sortie du respectif capteur C1 , C2,... Cx,... Cn en une respective valeur numérique r1 , r2,..rx,..m et mise en mémoire de chacune de ces valeurs, puis calcul de la respective valeur numérique Vn1, Vn2,..Vnx,...Vnn de la valeur correspondant aux la tensions Vs1 , Vs2,..Vsx,..Vsn en sortie des respectifs capteurs C1 ,C2,..Cx,..Cn, de telle façon que : Vnx = (rx/Ralim)* RN avec x=1 , 2,... n
La séquence des mesures des tensions Vs1 , Vs2,...Vsx,..Vsn, donc de la séquence des sélections des entrées du multiplexeur, peut être assujettie à des priorités préprogrammées dans le calculateur.
Dans le cas particulier où l'entrée analogique se trouve connectée à un capteur 0-10 volts tel que celui de la figure 1b, la mesure de la tension Vcc est inutile, dans ce cas le calculateur fournira une valeur numérique de la tension analogique en sortie du capteur telle que :
Vsx = (rx/ Rio). RN RIO étant la valeur numérique correspondant à la tension de sortie maximum du capteur soit 10 volts. Dans la réalisation de l'entrée analogique de la figure 3 comportant des entrées multiples, le calculateur 64 est configuré pour tenir compte du type de capteur utilisé pour chaque entrée et faire le calcul adapté.
Dans l'entrée analogique de la figure 3, la séquence de calcul peut être différente, ainsi on peut effectuer la mesure de la tension d'alimentation
Vcc, la mesure d'une des entrées sélectionnées du multiplexeur et le calcul de la valeur numérique de la tension au niveau de cette entrée, puis passer à la mesure de l'entrée suivante.
La configuration du calculateur, selon les différentes réalisations de l'entré analogique selon l'invention, peut être obtenue par programmation, à l'aide d'une suite d'instructions enregistrées dans une mémoire, morte du calculateur.
Dans une variante de l'entrée analogique selon l'invention, le convertisseur analogique/numérique présente une résolution supérieure à la résolution annoncée de l'entrée. Une résolution supérieure du convertisseur analogique numérique à celle nécessaire à la précision de mesure pour la plage de mesure annoncée permet la mesure de dépassements des valeurs des paramètres à mesurer.
Par exemple, un convertisseur de huit bits permettra la mesure de 256 niveaux de tension alors qu'un convertisseur de 10 bits permettra de mesurer 1024 niveaux. En effet, il est parfois utile de pouvoir .gérer des dépassements des paramètres physiques se traduisant par un dépassement de la tension en sortie du capteur par rapport à une valeur maximale annoncé pour l'entrée analogique. Ces dépassements sont possibles dans la mesure où la gamme de tension de mesure de l'entrée analogique est supérieure à la tension d'alimentation du produit afin d'être capable de la mesurer. L'entrée analogique selon l'invention permet la détection des dépassements par le fait que le calculateur prend en compte la tension d'alimentation du capteur. L'avantage de l'entrée analogique selon l'invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser une référence de tension pour le convertisseur analogique/numérique, le calculateur prenant en compte la valeur de la tension d'alimentation du capteur, ce qui diminue le coût des automatismes. Le capteur peut être alimenté par la tension du système qui peut varier sans changement de précision de la mesure du paramètre.

Claims

REVENDICATIONS
1. Entrée analogique (10, 40, 70) pour circuit électronique destinée à être connectée à une sortie électrique d'un capteur (12, 24, 26, 28, 44) de mesure d'un paramètre physique, le capteur étant alimenté par une tension d'alimentation Vcc et fournissant à sa sortie électrique une tension analogique Vs fonction du paramètre à mesurer, l'entrée analogique comportant au moins un convertisseur analogique/numérique (14, 46, 48, 74) de résolution RN, caractérisée en ce qu'elle comporte un calculateur (64, 82) commandant le convertisseur analogique/numérique pour effectuer, une conversion analogique/numérique de la tension d'alimentation Vcc, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique Ralim de la tension d'alimentation Vcc du capteur, une conversion analogique/numérique de la tension analogique Vs du paramètre à mesurer, le convertisseur analogique/numérique fournissant au calculateur une valeur numérique r de la tension analogique Vs à mesurer, le calculateur fournissant une valeur numérique Vn du paramètre à mesurer telle que : Vn = (r/Ralim). RN.
2. Entrée analogique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux convertisseurs analogiques/numériques (46,
48), un premier convertisseur pour numériser la tension d'alimentation Vcc et un deuxième convertisseur pour numériser la tension analogique Vs en sortie du capteur.
3. Entrée analogique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le calculateur est configuré pour effectuer les séquences suivantes :
- pendant une première période de temps T1 , le calculateur (64) commande la conversion, par le premier convertisseur (46), de la tension analogique d'alimentation Vcc du capteur en une première valeur numérique Ralim, puis la mise en mémoire de cette première valeur numérique dans une RAM (68) du calculateur;
- pendant une seconde période suivante de temps T2, le calculateur (64) commande la conversion, par le deuxième convertisseur (48), de la tension analogique Vs du capteur en une deuxième valeur numérique r, puis la mise en mémoire de cette deuxième valeur numérique dans la RAM ;
- pendant une troisième période suivante T3, le calculateur effectue le calcul de la valeur numérique Vn correspondant au paramètre réel mesuré par le capteur en tenant compte de la tension Vcc d'alimentation telle que :
Vn = (r/Ralim)* RN
4. Entrée analogique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte comporte un seul convertisseur analogique/numérique (74) et un multiplexeur (72) des signaux issus de différents capteurs (d , c2,...cn), chacun des signaux étant numérisés séquentiellement par le convertisseur analogique/numérique, le multiplexeur étant piloté par le calculateur (82).
5. Entrée analogique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le capteur est un potentiomètre connecté par une de ses deux extrémités à la tension d'alimentation Vcc et par son autre extrémité à un potentiel de référence Vm, le potentiomètre fournissant au dispositif une tension analogique Vs proportionnelle à la position de son curseur.
6. Entrée analogique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le capteur fournit une tension analogique normalisée de valeur maximale correspondant à la résolution RN du convertisseur analogique-numérique.
7. Entrée analogique selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le convertisseur analogique/numérique (74) reçoit à travers un adaptateur de tension (76) les tensions en sortie du multiplexeur de signaux (72), le multiplexeur (72) comportant n+1 entrées (eO, e1 , e2, .en) et une sortie (78) connectée à travers l'adaptateur de tension (76) à l'entrée analogique (80) du convertisseur analogique/numérique (74), la première entrée eO du multiplexeur étant connectée à la tension d'alimentation Vcc chacune des autres entrées du multiplexeurs (e1 , e2,..en) étant connectée à un respectif capteur C1 , C2,...Cn fournissant respectivement des tensions Vs1 , Vs2... Vsn correspondant à différents paramètres physiques mesurés.
8. Entrée analogique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le calculateur est configuré pour effectuer les séquences suivantes :
- pendant une première période de temps T10 : commande par le calculateur de la sélection de l'entrée cO du multiplexeur et conversion, par le convertisseur analogique/numérique (74) de la tension analogique d'alimentation Vcc du capteur présente à cette entrée cO du multiplexeur (72) en une première valeur numérique Ralim puis, mise en mémoire de cette première valeur numérique dans une RAM (86) du calculateur;
- pendant des suivantes périodes de temps T11 , T12, ..T1 n, commande par le calculateur de la sélection séquentielle des entrées e1 , e2,...ex,..en du multiplexeur et conversion, par le convertisseur analogique/numérique 74, de la respective tension analogique Vs1 , Vs2,...Vsx,..Vsn en sortie du respectif capteur C1 , C2,... Cx,... Cn en une respective valeur numérique r1, r2,..rx,..m et mise en mémoire de chacune de ces valeurs, puis calcul de la respective valeur numérique Vn1, Vn2,..Vnx,...Vnn de la valeur correspondant aux la tensions Vs1 , Vs2,..Vsx,..Vsn en sortie des respectifs capteurs C1 ,C2,..Cx,..Cn, de telle façon que :
Vnx = (rx/Ralim)* R avec x=1 , 2,...n
9. Entrée analogique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la séquence des mesures des tensions Vs1 , Vs2,...Vsx,..Vsn donc de la séquence des sélections des entrées du multiplexeur peut être assujettie à des priorités préprogrammées dans le calculateur.
10. Entrée analogique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le convertisseur analogique/numérique présente une résolution supérieure à la résolution annoncée de l'entrée analogique, une résolution supérieure du convertisseur analogique/numérique à celle nécessaire à la précision de mesure pour la plage de mesure annoncée permettant la mesure de dépassements des valeurs des paramètres à mesurer.
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