CA1218452A - Appareil de mesure multi-sondes - Google Patents

Abstract

Appareil de mesure multi-sondes Un appareil de mesure multi-sondes caractérisé par une unité centrale (I) comportant les différents circuits de traitement des signaux et par des modules (II) à deux ports (A, B) sur lesquels se branchent les différents capteurs (III), l'unité centrale (I) communiquant avec le module (II) par une liaison à signaux numériques (10) pour la transmission de signaux d'identification des capteurs et par deux liaisons analogiques (9, 9 bis) permettant le branchement simultané des deux capteurs.

Description

lZ~8452 "Appareil de mesure multi-sondes"
La présente invention concerne un appareil de mesure multi-sondes pour mesurer des grandeurs electriques ou liees à des grandeurs electriques et afficher les résultats ou les transmettre à des utilisateurs.
Les appareils de mesure se composent, sous leur forme la plus simple, d'un capteur et ~'un circuit électronique de traitement des signaux fournis par le capteur ainsi que d'un moyen d'affichage ou plus généralement d'un systeme de sortie.
La conception et la fabrication des appareils de mesure voient un regain de développement car les capteurs et les convertisseurs analogiques-numeriques deviennent plus precis et moins coûteux, les moyens d'affichage et les circuits de commande se perfectionnent et l'utilisation 15 de micro-processeurs sur plaquette unique permet une faible consommation.
Ces differents developpements qui ont modifie la conception des appareils de mesure apparaissent clairement lorsqu'il s'agit d'appareils de mesure portatifs. Alors 20 qu'anciennement les thermometres ou les pH metres portatifs ne faisaient pas plus que de deplacer une aiguille devant une echelle ou un affichage numerique, on trouve maintenant sur le marche des instruments ou appareils plus elabores.
Ces appareils peuvent se classer comme suit :
1) Les appareils dont la fonction est de faire un :lZ1845Z
ou deux types de mesure avec affichage numerique. Ces appareils utilisent les progrès industriels cites ci-dessus principalement dans le but de reduire le coût de l'instrument.

2) Les appareils dotes d'un micro-processeur pouvant faire un ou deux types de mesure, mais qui se presentent sous une forme et utilisation tres souples et pratiques. Un exemple de ces appareils est un voltmetre mesurant des resistances, des tensions et des intensites.
10 Une commutation sur l'appareil permet de passer d'une mesure a une autre.

3~ Les centrales de mesure de type universel qui peuvent accepter un très grand nombre de signaux d'er ee mais nécessitent une adaptation spécifique des circuils 15 electroniques à chaque type de capteurs et des progra~mes specifiques pour l'analyse des donnees. Ces appareils ne sont pas, en general, portatifs et leur utilisation necessite l'achat de capteurs bien specifiques correspondant au conditionnement electronique câble dans l'appareil.
20 Leur sophistication est telle que,bien souvent,ils fournissent des sorties analogiques et numeriques des signaux traites.
La presente invention a pour but de creer un appareil qui combine les avantages des appareils de mesure de type 2 et 3. Ce nouveau type d'instrument utilise 25 un microprocesseur pour effectuer les tâches suivantes :
l) rendre l'appareil plus apte à interprêter un signal d'entree et fournir les resultats à l'affichage avec une resolution adaptee, 2) rendre l'appareil plus polyvalent pour qu'il 30 accepte une grande diversite de capteurs sans conditionnement électronique supplementaire, 3) donner une plage complete de signaux de sortie analogiques et numeriques qui permettent d'actionner des relais de regulation et l'enregistrement des para~etres 35 mesures.
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Cet appareil est très difficile à concevoir pour diverses ralsons, principalement :
l) Il existe une grande diversité de capteurs qui mesurent une même grandeur physique par des 5 techniques différentes et qui nécessitent chacun un circuit de traitement électronique spécifique.
2) Cette grande diversité de signaux d'entrée a traiter est accrue si l'on cherche à mesurer différentes grandeurs physiques et nécessite également des linearisations 10 et des mises à l'echelle differentes ainsi que differentes unités d'affichage pour les differentes mesures.
Etant donné ces deux difficultés, un appareil portatif multi-sondes susceptible d'interprêter une grande variété de signaux d'entrée nécessiterait l'utilisation 15 d'un trop grand nombre de circuits électroniques supplémentaires pour traiter les différents capteurs et une mémoire de très grande capacité pour enregistrer les informations relatives aux différentes constantes de linéarisation, mise à l'échelle et formatage d'affichage.
La présente invention a pour but de créer un appareil multi-sondes permettant de traiter une grande variété de mesures en plus des mesures classiques telles que des resistances (ohms), tensions (volts), intensite (ampères) et frequences (Hertz) comme cela est 25 fait par des appareils existant dejà.
L'appareil doit notamment pouvoir traiter des signaux concernant des mesures de pH, de concentration, de pourcentage d'humidite relative RH, de température, de pression, de distance, de vitesse d'écoulement d'un fluide 30 ou de débit, de conductivite, etc..., pouvoir linéariser correctement le signal d'entrée, corriger l'influence de la température si besoin est, mettre le résultat en unités correctes, modifier la sortie en fonction des instruc-tlons de l'utilisateur et fournir des données à la fois pour 35 un afflchage optique et des données analogiques/numériques.
12~8452 L9in~ention a egalement pour but de creer un appareil ayant un nombre minima de circuits de traitement du type ineegre et à caractère universel pour traiter des slgnaux electriques provenant de plus d'un type 5 de capteurs L'invention a également pour but de créer un appareil susceptible de recevoir une information numérique d'un des circuits de traitement ci-dessus, pour déter-miner le type de capteur utilisé, l'unité de mesure, la 10 résolution recherchée ainsi que d'autres informations appropriées.
L'invention a également pour but de créer un appareil permettant de réduire l'espace memoire necessaire pour l'enregistrement des donnees de 15 linearisation des capteurs et leur mise a l'echelle.
L'invention a egalement pour but de creer un appareil répondant a certains ordres de l'utilisateur y compris :
1) choix de la résolution et de l'unité de 20 mesure, 2) lecture de la valeur minimale, maximale, de la valeur moyenne, 3) Sortie des donnees correspondantes : donnees d'affichage, donnees analogiques et donnees numeriques 25 en parallèle et en serie.
A cet effet, l'invention concerne un appareil caracterise par une structure modulaire formee d'une unlté centrale comportant les circuits d'acqulsition des signaux d'entree fournissant des 30 signaux ~ un clrcuit de traitement à memoire alimentant les moyens d'affichage et de sortie de signaux pour des utilisateurs, d'au moins un module detachable, faisant la liaison entre l'unite centrale et le ou les capteurs, ce module etant associe à un 35 ou plusleurs capteurs déterminés, ce module etant lui-meme reli~ à l'unite centrale par des liaisons electriques s'etablissant en même temps que se fait la liaison mecanique entre le module et l'unite centrale, chaque module comportant des circuits de 5 traitement liés aux capteurs que peut recevoir ce module, ainsi que des moyens fournissant à l'unite centrale une information identifiant le ou les capteurs auxquels est associé le module pour commander dans l'unite centrale le traitement corres-10 pondant des signaux fournis par le(s) capteur(s),chaque module ayant deux por-s d'entree reliés par deux voies distinctes à l'unité centrale qui reçoit et traite de fa~on distincte et independante les signaux des deux voies pour les combiner.
L'appareil modulaire est une solution nouvelle des appareils portatifs, car cela permet à l'utilisateur d'acheter d'abord une unite principale qui comporte le microprocesseur, le convertisseur A/D ou tout autre circuit d'acquisition des signaux d'entree, les compo-20 sants de precision, l'affichage numerique, et le circuit de sortie, ainsi que l'alimentation. Les modules s'ac-quièrent séparement et en fonction des besoins des utilisateurs et ils constituent l'interface pour les differents capteurs ou groupes de capteurs. Ces modules 25 sont con~us dans le but de couvrir par l'acquisition d'un seul module à multicapteurs, ou d'un nombre reduit de modules, l'ensemble des mesures de grandeurs physiques que l'utilisateur veut mesurer.
Grâce à l'utilisation de la formule de lineari-30 sation de type (A2 + X) (A3 + X) X = Ao + Al (A2~+ X) (A3 1 + m + ... + 1' + m' + ..... = 1 - 1218~52 et le calcul des constantes à conserver en mémoire par intégration de la mise à l'échelle et de la linéarisation dans la même formule, on réduit considérablement la capacité de mémoire nécessaire. De plus, la valeur 5 des constantes en mémoire permet également de tenir compte de la non-linéarite possible des circuits de traitement et combiner ainsi l'ensemble des facteurs de non linéarite.
Cette possibilité de combinaison dans la lO formule de linéarisation des corrections de non-linéarité du circuit électronique de traitement et de la mise a l'échelle, permet l'utilisation d'un seul circuit de traitement pour conditionner les entrées de plusieurs capteurs différents.
Dans le cas le plus géneral, les signaux analogiques fournls par le ou les capteurs, sont transmis a un convertisseur. Le convertisseur est generalement un convertisseur analogique numérique A/D combine a un commutateur électronique qui choisit 20 alternativement l'une ou l'autre des deux voies sur lesquelles sont branchés les deux capteurs. Les signaux ainsi transmis a l'unite principale sont traites séparément sous forme numérique suivant la formule de linéarisation et de compensation donnee 25 ci-dessus et dont les paramatres sont définis par le module en fonction des capteurs qui ont eté
branches. Ce n'est qu'après ce traitement independant que les deux résultats de mesure sont combinés pour donner le resultat destine a l'affichage ou 30 à l'exploitation.
De fa~on schematique, l'appareil, selon l'invention, combine une information numerique et une information analogique entre le module et l'unite centrale, l'information numerique etant 35 fournie par le module en fonction du type de capteur et par la nature du capteur lui-même alors que l'information analogique correspond au résultat de la mesure par le capteur.
L'unite centrale interroge le module pour dé-5 terminer quel symbole à utiliser à l'affichage, queltype de capteur correspondant à ce symbole (par exemple, pour la mesure de température, s'il s'agit de thermo-couple, de thermistance, de résistance au platine, etc...) ou pour les anemomètres à fil chaud ou à hélice tournante.
Ce module donne la résolution pour l'afflchage et des renseignements sur la nature du signal électronique à l'entrée, par exemple s'il s'agit d'un signal de nlveau bas ou de niveau haut : toutes ces interrogatlons résultent dans des déclslons au nlveau du traitement du 15 signal d'entrée, son conditionnement et sa linéarisation.
Il se renseigne pour savoir s'il lit 1 ou 2 entrées.
Ce système d'interrogation est universel et s' applique au traitement de chaque capteur. Le micro-processeur, connaissant toutes les informations numeriques 20 resultant de l'interrogation, envoie le signal par exemple au convertisseur A/D.
Il y a une différence totale entre les divers centrales de mesure qui existent actuellement et l'appareil selon l'invention.
Les différences se situent au niveau des signaux selon la présente invention, l'interaction entre le capteur et l'unité centrale (au travers du module) est particulièrement simple pour l'utilisateur, plus polyvalente et plus souple par le regroupement de 30 tous les traitements dans l'unité centrale et grâce à l'interrogation numérique faite par l'unité
centrale dans le module.
En effet, dans les centrales de mesure, il y a un circuit de conditlonnement associé à un capteur 12184~;~
determine donc autant de circuits que de capteurs alors que, dans l'invention, les circuits de conditionnement sont universels : les variables qui changent en fonction du capteur choisi, etant 5 determines au moment de l'acquisitlon des donnees par l'interrogation numérique du module par l'unite centrale. Cet appareil assure une nouvelle combinaison des signaux d'entree par un agencement logique plus perfectionné du traitement de 10 l'information se traduisant sur le plan électronique par une reduction très importante du nombre de circuits de conditionnement, c'est-à-dire par l'universalité
de ces circuits.
L'appareil peut ainsi recevoir un très grand 15 nombre de capteurs sans calibrage particulier ou complique necessitant une modification des circuits.
Suivant une autre caracteristique importante, l'appareil permet de mesurer deux grandeurs simultanement et de façon totalement independante, 20 par exemple la temperature, permettant de compenser l'effet de cette variable (temp~rature) sur la variable que l'on veut mesurer.
Grace aux deux entrees (ports), le signal à mesurer est appliqué sur l'un des ports, l'autre 25 recevant le signal de compensation (par exemple temperature). On peut ainsi utiliser des capteurs très dlfferents, la lecture du 2eme port servant à la compensatlon de la varlable sans necessiter de circuit spécifique.
En resume, une centrale de mesure est bâtie autour d'un certain capteur particulier ; pour utiliser un autre capteur, l'utilisateur doit normaliser de nouveau son capteur et recalibrer pour pouvoir utiliser les traitements internes figes à l'avance, de la - 35 centrale de mesure.
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Contrairement à cela, l'appareil selon l'invention peut recevoir une grande variéte de capteurs sans distinction grâce au circuit de conditionnement et d'interrogation.
Cette structure de l'appareil de mesure) consistant à regrouper dans l'unité centrale le maximum de circuits et de realiser des modules aussi simples que possible qui assurent l'adaptation de familles de capteurs, permet d'augmenter les series de fabricatlon de l'unite centrale qul, quolque complexe, restera d'un coût relativemen-t 10 faible, alors que les modules, plus specifiques mais d'une structure simple, ne seront pas non plus coûteux.
La llnearlsatlon des slgnaux dans l'unite centrale simplifie la structure des modules et en reduit le coût.
En effet, les paramètres de llnearisation sont fournis 15 par le module lorsque celui-ci est branche sur l'unite centrale ou lorsque le ou les capteurs choisis sont ~ranches sur le module (par l'lntermediaire du selecteur~.
De ce fait, certains capteurs peuvent avoir une reponse non lineaire sans que cela ne complique le module sur 20 lequel ils sont branches.
Cette identification du capteur permet non seulement d'effectuer le traitement approprie du signal mais egalement de commander l'affichage suivant les unites appropriees, etc Il y a donc une double compensation des signauxJ
d'une part)au niveau du module et, d'autre part, au niveau du programme de traitement dans l'unite centrale.
La jonction entre le module et l'unite centrale assure le contact electrique entre les deux 30 elements pour :
- l'alimentation, la ligne de masse et la tension de reference, fournies par l'unite principale au module, - l'lnformation numerique envoyee par le module à l'unite centrale, lorsque cet echange est demandé
35 par l'unite centrale ~L21~452 - L'envoi des signaux analogiques ou des impulsions de cadence du module vers le convertisseur analogique/numérique lorsque cela est demande par l'unité centrale.
S La combinaison d'informations analogiques en parallèle et d'informations numériques en série réduit le nombre de contacts nécessaires entre l'unité centrale et le module par exemple.
A titre d'exemple, l'ensemble des lignes 10 d'interface est reduit à 15 lignes, mais ce nombre n'est pas critique, et le minimum de lignes etant probablement 4. Le choix de 15 est surtout basé sur l'utilisation de la prise à 15 voies qui est standard, bon marché et très fiable.
Suivant une autre caractéristique, les infor-mations identifiant les capteurs commandent les paramètres de la linéarisation des signaux numériques correspondant aux signaux analogiques dans l'unité
centrale de traitement.
Suivant une autre caractéristique, les cir-cuits de compensation assurent la compensation suivant di~férents paramètres tels que la température, la pression.
Suivant une autre caractéristique, l'unité
25 centrale comporte des moyens pour commander l'affichage de grandeurs telles que : minimum, maximum, moyenne, ou pour bloquer l'affichage pendant une durée déterminée.
Suivant une autre caractéristique, chaque module comporte un sélecteur pour sélectionner un mode 30 de fonctionnement.
La presente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels :
- La figure 1 est un schéma d'ensemble d'un appareil, selon l'invention, - 35 - La figure 2 est une vue de face de l'appareil montrant l'unité centrale et un module.
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- La figure 3 est une vue de dos de l'appareil selon la figure 2.
Selon la figure 1, l'appareil se compose de quatre parties, à savoir :
L'unite centrale I qui assure la gestion de l'ensemble de l'appareil.
Des modules II qui font la liaison entre les capteurs et l'unite centrale I, lesquels modules sont plus specifiquement decrits dans le brevet americain no 9,349,886.
Des capteurs III) tels que des capteurs de temperature, de pression, etc... qui fournissent des signaux electriques analogiques.
Des circuits utilisateurs IV, tels que des circuits d'affichage, de commande, etc L'unite centrale I se compose d'un micro-processeur I
relie à une mémoire vive RAM 2, à une unite arithmetique et logique ALU 3. L'accès au microprocesseur 1 se fait soit directement lorsqu'il s'agit de signaux numeriques par la ligne 4, soit indirectement par le convertisseur 5.
20 La sortie se fait soit sous forme numerique parallèle par le bus 6 ou numerique serie par le bus 7 soit sous forme analogique par le convertisseur D/A 8 (numerique/analogique).
Ces sorties 6, 7, 8 sont reliees aux circui-s utilisateurs IV.
L'unite centrale est reliée à un module par les bus 4, 9, 9bis, servant à l'échange de signaux entre le module II et l'unite centrale I et par le bus lO
servant à la transmission d'ordres de l'unite centrale I
vers le module II. L'unite centrale I comporte egalement 30 une alimentation electrique II~par exemple une pile ~u une batterie)reliee non seulement aux circuits de l'unite centrale I, mais egalement au module II par la ligne 12.
Les lignes 9, 9bis sont deux lignes de transmission 35 de signaux analoglques venant de deux capteurs traites de façon independante dans le module pour être re~us ~2~8452 et traites indépendamment dans l'unite centrale I
et n'etre comhines qu'en fin de traitement.
Toutefois, le module peut n'être branche que sur un capteur (pour la mesure d'une seule grandeur ou lorsqu'il n'y a pas compensation de la grandeur mesuree).
De façon simple, comme un seul circuit de traitement reçolt les signaux de deux capteurs, le convertisseur 5 est combine ~ un commutateur electronique 10 qui branche en alternance l'une ou l'autre voie.
Dans le cas le plus usuel, le convertisseur 5 est un convertisseur analogique/numerique A/D. Il peut toutefois egalement s'agir par exemple d'un conver-tisseur tension/frequence.
La ligne 10 sert à l'interrogation du module II
par l'unite centrale I ; cette interrogation se fait par un échange de signaux numériques permettant notamment à l'unité centrale I de connaître le type de mesure à effectuer, le type de capteur utilise, la nature du 20 signal et l'utilisation d'un ou deux capteurs.
Le type de mesure signifie qu'il s'agit d'une mesure de temperature, de P~, de RH, d'anemométrie, etc...
Le type de capteur permet de déterminer les 25 constantes de linéarisation et de conditionnement, telles que l'échelle de mesure, la résolution de la mesure, la correction des erreurs systematiques, c'est-à-dire propres au système.
La nature du signal permet de savoir si un 30 circuit tel qu'un filtre passe-haut ou passe-bas doit être branche, etc...
De façon plus detaillee, les liaisons electriques entre l'unite centrale I et le module II se font au moment de la mise en place du module II.
~zls~asz Le programme de traitement exécuté par l'unité
centrale à plusieurs buts :
- Verifier le fonctionnement correct.
- Interroger le module pour conna~tre le type de capteur, l'unité de mesure, le type de conditionnement de signal et la resolutlon. Le module répond par une information numérique.codée.
. - Utiliser l'in~ormation numér.lque du module, mettre.en oeuvre et mesurer le signal du capteur avec soit le convertisseur analogique~numérique, soit avec le.circuit d'entrée en cadence. Le cas échéant~
le circuit mesure également la température pour en tenlr compte si une compensatlon en températu~e dott ~tre ~a~te.
.... - Appliquer une équatio.n de linéar~sat~on aux données..d'entrée mis sous f.orme numérique. Toutes les lectures faites par les capteurs sont corrigées en te~pérature~
sont linéarisées et mises a l'échelle.
. - Vérifier les ordres que l'utilisateur introdu~t par les.touches et relatives au calcul des grandeurs telles que minimum, moyenne ou maximum ; changement de ~ormat des données de sortie.
- Fournir en sortie les données à. l'a~ic~a~e et des sorties numériques ainsi que des données au convertis-seur numérique/analogique et ~ la commande de ce convertisseur.
Le microprocesseur 1 exécute quatre travaux distincts :
1) Lecture des lignes d'entrée de signal numérique, 2) Lecture et commande du convertisseur analogique/numérique ou de l'entrée de fréquence, 3) Exécution de la linéarisation, de la compensation en température et de la mise ~ l'échelle des signaux d'entrée,

4) Génération de signaux de sortie correspondant au résultat pour l'affichage, le convertisseur numérique-analogique et la sortie numérique en code BCD.
~Z:184~2 Le microprocesseur est par exemple un micro-processeur en technique CMOS à huit bits.
Le convertisseur analogique-numérique (A/D) 5 est par exemple un convertisseur en technique CMOS à double

5 pente à 13 bits, signés. Il effectue des conversions sur un rythme de 20 conversions à la seconde~mais l'affichage est seulement renouvelé trois fois par seconde : le micro processeur fait l'addition de quatre lectures puis la moyenne numérique pour fournir un signal à 12 bits signés.
Le convertisseur A/D 5 est commandé par le microprocesseur 1. Le microprocesseur 1 lit le convertisseur A/D 5 ou l'entree de fréquence. Le microprocesseur 1 commande également les lignes d'entrée du convertisseur A/D .. Le microprocesseur 1 choisit soit l'entrée analogique ~,ormale, 15 soit l'entrée analogique à compensation de temperature.
Suivant le module utilisé, le convertisseur A/D mesure seulement l'entrée normale ou le cas échéant si une compensation de temperature est necessaire, il ne lit que l'entrée avec compensation de temperature. L'entree de frequence est 20 ~mmandee de fa~on interne par le microprocesseur. Le circuit comporte un oscillateur à cristal à 3,579 MHZ qui donne la base de temps ; la précision de la fréquence d'entrée dépend totalement de la précision du cristal de l'oscillateur.
Suivant l'état de la ligne de commande, le microprocesseur accepte un signal sur 16 conversions.
Cette solution est intéressante pour effectuer des mesures sur une période très longue.
La tension de référence de 2,000 volts est 30 générée par deux références de tension, à intervalle stable. Cette tension assure le calibrage du convertisseur D/A et passe en sortie sur le module sur une ligne d'impédance constante.
La sortie analogique peut être positive ou 35 négative. La sortie du convertisseur numérique-analogique ~Z~845%
(D/A) 8 est toujours la même que la sortie parallele BCD.
L'alimentation se fait par des piles ou des batteries susceptibles d'etre chargées lorsque l'unité
centrale est en fonctionnement ou a l'arrêt.
Les avantages de l'unité centrale sont les suivants :
- simplicité de fonctionnement, - bonne durée de vie de la batterie, - bonne tenue en main, - composant fiable, - sortie analogique et numérique, - alimentation alternative, - souplesse de réalisation, avec un pied, un élément anti-vol et un dispositif de montage, - affichage numérique clair, - faible co-~t Les modules II susceptibles d'être mis en place sur l'unité centrale I sont réalisés de façon à
pouvoir-recevoir différents capteurs ou familles de capteurs ;
20 ainsi, en mo~enne, chaque module est prévu pour une dizaine de capteurs.
Chaque module II comporte des entrées 13, 13bis regroupés sur des port A et port B constitués par exemple ; par deux paires de broches, multiples, sur lesquelles se 25 branchent les prises correspondantes de capteurs. Les capteurs III sont reliés à un circuit de commutation 14 assurant la commutation des capteurs sur les circuits de traitement ou de correctlon 15 eux-mêmes reliés par commutation aux lignes 9, 9bis respectives.
En pratique, le branchement des capteurs IV sur les fiches est codé suivant les broches de fa~on que le module reconnaisse le(s) capteur(s) branché(s).
Bien que, dans le cas le plus général, les convertisseurs soient intégrés à l'unité centrale, il est 35 également envisageable de les reporter dans les modules.
~218~:~2 La mise en oeuvre de l'un ou de plusieurs des circuits de compensation et de correction est réalisée par le circuit de commande 16. Ce circuit de commande 16 assure la mise en oeuvre des circuits de correction 15 soit en reconnaissant le branchement des capteurs sur les entrees 13, soit par action manuelle de l'utllisateur sur le bouton de sélection.
Le circuit de combinaison 14 est relie au bus 10 pour recevoir les ordres de l'unite centrale I par exemple une cadence de l'horloge, un signal d'echantillonnage pour l'envoi des signaux par le bus 9.
Les informations relatives a l'identite du module II, du ou des capteurs relies au module, du type de compensation commande par le circuit 16 sont transmises a l'unite centrale I pour que celle-ci puisse en tenir compte pour le traitement des signaux.
Un module determine est prevu pour chacun des quatre types de circuits de conditionnement :
a) un circuit a compensation de temperature, b) un circuit necessitant la linearisation, c) un circuit de conditionnement avec differentes informations numeriques pour differents modules de fa~on a obtenir un module a fonction multiple, d) un circuit spécialisé pour des applications déterminées.
Les modules peuvent également mélanger des circuits par exemple permettre la compensation en température et les applications multi-fonctionnelles, etc....
A titre d'exemple, les modules II se fixent mecaniquement sur l'unite centrale I par deux sortes de moyens :
12189~S2 1) Un connecteur a quinze broches pour assurer la liaison des lignes des signaux analogiques/numériques et des signaux de commande. Ce type de connecteurs est autoporteur.
2) De plus, le module pénètre sur une certaine longueur dans le bo;tier de l'unité centrale pour renforcer la rigidité de la liaison avec deux griffes de verrouillage.
Les modules présentent un certain nombre d'avan~
tages importants :
- adaptation en sécurité sur l'unité centrale, - faible coût - souplesse de conception, - module s'adaptant a une tres grande diversité
de capteurs, existants ou a concevoir, - meilleure précision grâce a la commande par le microprocesseur de l'unité centrale, - Mesure de toutes les principales variables utilisées.
Ces modules permettent de résoudre les diff~rents problemes de conception auxquels il faut remédier, notamment pour l'interface analogique et la linéarisation d'un tres grand nombre de capteurs différents. Le coût, la précision et la fia~llité ont été
pris en compte de façon égale.
Les capteurs III constituent la trolsieme partie de l'appareil.
Il est important de permettre a l'utilisateur d'utiliser les nombreux capteurs existants servant a mesurer la température, le pH, l'oxygene, la vltesse d'écoulement d'un fluide (vent), déjà sur le marché Il existe de façon générale plus de lO0 capteurs de mesure de la température de mesure chimique et de mesure d'environnement qui peuvent fonctionner directement avec cet appareil.
Pour fonctionner avec ces 100 ! capteurs, il faut :~Z18~52 un minimum de 8 modules et une unité principale. L'avantage qui en decoule est que l'utilisateur n'a besoin que d'un seul appareil principal pour tous ses besoins de mesure normale ; l'appareil est modulaire. Il peut donc s'etendre à des mesures supplémentaires ulterieurement.
Les capteurs peuvent être repartis en differents groupes auxquels correspondent des modules II différents.
Le premier groupe de capteurs necessite une compensation en temperature avec eventuellement une linearisation particulière.
Le second groupe correspond à differents capteurs de temperature donnant des signaux non lineaires qui doivent être affiches sous forme de signaux lineaires.
Le troisième groupe de capteurs correspond à
ceux mesurant des grandeurs relatives à l'environnement et qui, de ce fait, doivent être regroupees pour pouvoir être mesurées en utilisant un même module.
Les differents circuits ou appareils utili-sateurs IV sont branchés sur les sorties 6, 7, 8 de l'unite centrale I. La sortie numerique parallèle 6 est par exemple prevue pour être reliee à une commande ou alarme 17, une imprimante 18 ou un interface IEEE 19.
La sortie numerique serie 7 est prevue pour être reliée par exemple à une transmission à distance 20, à un affichage a distance 21, ou a l'affichage de l'appareil 22 par exemple un affichage à diode LED ou de préférence à un affichage à cristaux liquides LCD.
L'affichage numérique est commande par un compteur à quatre demi-chiffres, le microprocesseur 1 fournit en sortie un train d'impulsions dont le nombre est egal ~ l'affichage. Ces impulsions sont comptees puis affichees sur l'afficheur LCD ; les impulsions sont comptees et converties en format BCD et verrouillees pour la sortie BCD. Les symboles d'affichage sont envoyés sous lZ18~5Z

forme de quatre blts codés, envoyés a l'affichage. La virgule décimale, les symboles "Mini", "~ax" et de "Moyenne" sont commandés par le microprocesseur.
La sortie analogique 8 est reliée soit ~ une commande 23, soit à un dispositif d'enregistrement 24.
Les figures 2 et 3 montrent un mode de réalisa-tion particulier de l'unité centrale I et d'un module II.
Selon la figure 2, l'unité centrale I se compose d'un boitier 30 auquel se relie par emboîtage le boîtier 31 d'un module II. Les branchements électriques se font en même temps que la mise en place du boîtier 31 sur le boîtier 30 ; la liaison mécanique par emboîtage est complétée par des organes de verrouillage 32.
Sur sa face avant, le boîtier 30 comporte les boutons suivants :
Bouton 33 : Ce bouton commande la marche, l'arrêt : Il s'agit par exemple d'un commutateur coulissant (les batteries peuvent se charger même lorsque l'appareil est arrêté).
Bouton 34 : Il assure le blocage de l'affichage sur le dernier nombre affiché.
Bouton 35 : Il commande l'affichage de la plus petite grandeur (Min) mesurée depuis le début de la mesure.
Bouton 36 : Il commande l'affichage de la plus grande grandeur (Max) mesurée depuis le début de la mesure.
Bouton 37 : Il commande l'affichage de la moyenne (AVG) des mesures.
La face avant est également occupée par le dispositif d'affichage 38 de préference à cristaux liquides LCD.
L'affichage est commande par le microprocesseur de la manière suivante :
1) Lors de la mise en marche de l'appareil, ~21845Z
il apparait sur l'af~ichage un nombre tel que par exemple un 8888 qui garantit que tous les segments d'affLchage fonctionnent correctement. Les virgules apparaissent egalement.
2) L'affichage assure la remlse a l'echelle automatique en cas de depassement.
3) L'affichage de code d'erreurs par exemple :
- pour le depassement de la plage du convertis-seur A/D, - si l'utilisateur demande une resolution superieure à celle qui est possible, - en l'absence du signal d'entree pour certaines mesures.
4) Les zeros en avant du chiffre affiche sont effacés dans la mesure où ces zéros sont inutiles.
La face avant du boitier 31 comporte differents boutons de fonctionnement 39, 40, 41, 42 correspondant, par exemple, à la mise en oeuvre d'un filtre au choix d'une echelle de temperature, au choix d'une compensation de temperature, etc... Le choix du capteur se fait par le bouton selecteur 43 qui commande en même temps le dispositif 16 (figure 1). Dans l'exemple representé, il s'agit de differents capteurs de température, c'est-à-dire de différents thermocouples.
Selon la figure 3, la face arrière des bo~tiers 30, 31 compor-te des patins 43 anti-dérapants ainsi qu'un pied 44 escamotable. Cette figure montre également le volet 46 du logement à piles ou batteries et les nervures 47 anti-dérapantes facilitant la préhension.

Claims (8)

21 R E V E N D I C A T I O N S

1°) Appareil de mesure multi-sondes pour mesurer des grandeurs électriques ou liées à des grandeurs électriques et afficher les résultats ou les transmettre à des utilisateurs, appareil caractérisé par une structure modulaire formée d'une unité centrale I comportant les circuits d'ac-quisition des signaux d'entrée fournissant des signaux à un circuit de traitement à mémoire (1, 2, 3) alimentant les moyens d'affichage et de sortie de signaux pour des utilisateurs (19, 24) d'au moins un module détachable (II), faisant la liaison entre l'unite centrale (I) et le ou les capteurs (III), ce module (II) étant associé
à un ou plusieurs capteurs (III) déterminés, ce module (II) étant lui-même relié (4, 9, 10) à l'unité cen-trale (1) par des liaisons électriques s'établis-sant en même temps que se fait la liaison mécanique entre le module (II) et l'unité centrale (I), chaque module (II) comportant des circuits de traitement et de correction (15) liés aux capteurs (III) que peut recevoir ce module (II), ainsi que des moyens (16 Port A, Port B) fournissant à l'unité centrale (I) une information identifiant le ou les capteurs (III) auxquels est associé le module (II) pour commander dans l'unité centrale (I) le traitement correspondant des signaux fournis par le(s) capteur(s) (III), chaque module ayant deux ports d'entrée reliés par deux voies distinctes a l'unité centrale qui reçoit et traite de façon distincte et indépendante les signaux des deux voies pour les combiner.

2°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le convertisseur (5) est un convertisseur analogique/numérique ou tension/fréquence combiné à un commutateur de voies.

3°) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le convertisseur est intégré
à un module.

4°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les signaux d'identification des capteurs sont des signaux numériques et les signaux de mesure sont des signaux analogiques.

5°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les informations identifiant les capteurs commandent les paramètres de la linéarisation des signaux numériques correspondant aux signaux analogiques dans l'unité centrale de traitement (I).

6°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les circuits de compensation (15) assurent la compensation suivant différents paramètres tels que la température, la pression.

7°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'unité centrale comporte des moyens (34-37) pour commander l'affichage de grandeurs telles que :
minimum, maximum, moyenne, ou pour bloquer l'affichage pendant une durée déterminée.

8°) Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque module (II) comporte un sélecteur (16, 43) pour sélectionner un mode de fonctionnement.