FR2513795A1

FR2513795A1 - Digital data logger for sensor readings - has threshold detector eliminating signals exceeding set level before storage in memory

Info

Publication number: FR2513795A1
Application number: FR8118325A
Authority: FR
Inventors: Alain Prouteau
Original assignee: CETEHOR
Current assignee: CETEHOR
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1983-04-01
Also published as: FR2513795B3

Abstract

The system includes two detectors (1) each followed by a signal processing circuit (2) and a threshold detector (3), providing a signal when a certain threshold is exceeded. The signals are passed through an analogue-to-digital converter (4) and then to a temporary memory (6) e.g. a circulating memory. A processing circuit (7) acts on the contents of the circulating memory, by only passing on to the permanent memory those signals which do not exceed the set threshold. An output interface (10) allows the memory to be connected to a microprocessor. The system also includes a clock (11) connected to the processing circuit (7), and the A-D convertors. The detectors may be shock, acceleration, temperature, humidity or speed sensors.

Description

La présente invention concerne un procédé d'enregistrement d'informations contenues dans un grand nombre de signaux produits par des phénomènes
quelconques le cas échéant aléatoires et un système enregistreur pour la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention relates to a method of recording information contained in a large number of signals produced by phenomena.
any random if necessary and a recording system for the implementation of this method.

On connatt déjà des procédés d'enregistrement et des systèmes appropriés, qui permettent de capter les signaux analogiques, de les convertir en des signaux numériques et de les stocker dans une mémoire. Ces procédés et systèmes connus ont pour inconvénient majeur qu'ils nécessitent une mémoire de grande capacité, notamment lorsqu'il s'agit d'enregistrer pour une analyse ultérieure un très grand nombre de signaux d'intensiti différentes, ctest-à-dire de significations différentes, ou dans les cas où parmi de très nombreux signaux reçus seulement une faible quantité est significative et où, de surcroît, les signaux significatifs sont aléatoires et risquent d'être très espacés dans le temps, les uns des autres.Or, pour éviter que la mémoire soit déjà occupée par des signaux peu intéressants,à la réception d'un signal de forme significative, il est indispensable dans les systèmes connus de prévoir suffisamment grande la capacité de la mémoire. Appropriate recording methods and systems are already known, which make it possible to capture analog signals, to convert them into digital signals and to store them in a memory. These known methods and systems have the major drawback that they require a large capacity memory, in particular when it is a question of recording for a later analysis a very large number of signals of different intensity, that is to say of different meanings, or in cases where among very many signals received only a small amount is significant and where, moreover, the significant signals are random and risk being very widely spaced in time from each other. to avoid that the memory is already occupied by uninteresting signals, on the reception of a signal of significant form, it is essential in known systems to provide sufficiently large the capacity of the memory.

La présente invention a pour objectif de pallier cet inconvénient inhérent à l'état de la technique. The present invention aims to overcome this drawback inherent in the state of the art.

Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention qui est du type décrit plus haut et défini dans le préambule de la revendication principale, est caractérisé en ce que lton détecte les signaux dépassant un seuil prédéterminé et ne prend en mémoire que la forme de ces signaux. To achieve this object, the method according to the invention which is of the type described above and defined in the preamble of the main claim, is characterized in that it detects the signals exceeding a predetermined threshold and only stores the form of these signals.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on stocke temporairement tous les signaux reçus , y compris une partie prédéterminée du signal ayant dépassé le seuil prédéterminé et on traite ces signaux de façon à ne mettre en mémoire que les informations significatives du contenu des signaux stockés temporairement,
Le système enregistreur pour la mise en oeuvre du procédé selon lfinvention, qui est du type comprenant au moins un capteur de signaux, une mémoire de stockage et, le cas échéant, un convertisseur analogique-numérique monté entre le capteur et la mémoire, est caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque capteur de signaux un détecteur de seuil agencé pour recevoir les signaux captés et adapté pour produire un signal de commande lors de la détection d'un dépassement de son seuil prédéterminé et un dispositif de traitement de ces signaux adapté pour assurer la mise dans la mémoire de stockage seulement des informations significatives relatives à la forme des signaux ayant dépassé ledit seuil, en réponse audit signal de commande provenant du détecteur.According to an advantageous characteristic of the invention, all the signals received, including a predetermined part of the signal having exceeded the predetermined threshold, are temporarily stored and these signals are processed so as to store only the information significant of the content of the stored signals temporarily,
The recording system for implementing the method according to the invention, which is of the type comprising at least one signal sensor, a storage memory and, if necessary, an analog-digital converter mounted between the sensor and the memory, is characterized in that it comprises for each signal sensor a threshold detector arranged to receive the signals picked up and adapted to produce a control signal upon detection of an overshooting of its predetermined threshold and a device for processing these signals adapted to ensure that only significant information relating to the form of the signals having exceeded said threshold is placed in the storage memory, in response to said control signal coming from the detector.

Selon une caractéristique avantageuse du système enregistreur selon l'invention, le dispositif de traitement comprend une mémoire temporaire telle qu'une mémoire circulante montée en amont de la mémoire de stockage et une unité de traitement des signaux contenus dans la mémoire temporaire. According to an advantageous characteristic of the recording system according to the invention, the processing device comprises a temporary memory such as a circulating memory mounted upstream of the storage memory and a unit for processing the signals contained in the temporary memory.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure I montre sous forme d'un schéma-bloc le principe d'un système enregistreur suivant la présente invention; et
- la figure 2 est un schéma-bloc d'un exemple de réalisation du principe suivant la figure 1, de la présente invention. The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating a embodiment of the invention and in which
- Figure I shows in the form of a block diagram the principle of a recording system according to the present invention; and
- Figure 2 is a block diagram of an exemplary embodiment of the principle according to Figure 1, of the present invention.

Suivant le schéma-bloc de la figure 1, illustrant le principe de la présente invention, un système enregistreur selon l'invention comprend essentiellement deux capteurs 1 suivis chacun d'un montage en série formé par un conditionneur de signal 2, un détecteur de seuil 3 agencé pour produire un signal de commande lorsqu'il détecte un dépassement d'un seuil prédéterminé et par un convertisseur analogique-numérique 4. Les sorties de tous les convertisseurs sont reliées à des entrées 5 d'une mémoire temporaire 6, telle qu'une mémoire circulante. According to the block diagram of FIG. 1, illustrating the principle of the present invention, a recording system according to the invention essentially comprises two sensors 1 each followed by a series arrangement formed by a signal conditioner 2, a threshold detector 3 arranged to produce a control signal when it detects that a predetermined threshold has been exceeded and by an analog-digital converter 4. The outputs of all the converters are connected to inputs 5 of a temporary memory 6, such as a circulating memory.

Une unité de traitement 7 est prévue, qui a pour fonction de traiter les signaux contenus dans la mémoire circulante, à la suite de la réception du signal de commande produit par le détecteur de seuil 3, à travers la liaison 89et de ne transférer à une mémoire de stockage 9 que les informations relatives à la forme des signaux ayant dépassé ledit seuil. En 10 est représentée une interface de sortie reliant la mémoire de stockage 9 à un micro-ordinateur non représenté. Le système enregistreur comprend en outre une horloge 11 reliée à l'unité de traitement 7 et aux convertisseuz 4. 4. La liaison entre l'horloge Il et les convertisseurs 4 est sur la figure matérialisée que pour un seul convertisseur , pour des raisons de clarté du dessin.C'est d'ailleurs pour la même raison que la figure 1 illustre en 8 la liaison entre un seul détecteur de seuil 3 et l'unité de traitement 7. Bien entendu, cette liaison existe pour tous les détecteurs de seuil 3 du système enregistreur selon la présente invention.A processing unit 7 is provided, which has the function of processing the signals contained in the circulating memory, following the reception of the control signal produced by the threshold detector 3, through the link 89 and of not transferring to a storage memory 9 that the information relating to the form of the signals having exceeded said threshold. At 10 is shown an output interface connecting the storage memory 9 to a microcomputer not shown. The recording system further comprises a clock 11 connected to the processing unit 7 and to the converters 4. 4. The connection between the clock II and the converters 4 is shown in the figure only for a single converter, for reasons of clarity of the drawing. This is also for the same reason that FIG. 1 illustrates at 8 the connection between a single threshold detector 3 and the processing unit 7. Of course, this connection exists for all the threshold detectors 3 of the recording system according to the present invention.

Bien que le système représenté ne comprenne que deux capteurs, il est entendu que leur nombre peut être plus grand. Il est encore à noter que la nature des capteurs peut être différente. Les capteurs peuvent être par exemple des capteurs de pression, de choc, d'accélération , de température, d'humidité, de vitesse, ou encore accomplir simultanément plusieurs de ces fonctions. Il est en outre à remarquer que le seuil des détecteurs de seuil est variable. Although the system shown only includes two sensors, it is understood that their number may be greater. It should also be noted that the nature of the sensors may be different. The sensors can be, for example, pressure, shock, acceleration, temperature, humidity, speed sensors, or even perform several of these functions simultaneously. It should also be noted that the threshold of the threshold detectors is variable.

On décrira ci-après le fonctionnement du système enregistreur qui vient d'être décrit. The operation of the recording system which has just been described will be described below.

Les signaux reçus par un capteur 1, qui sont par exemple des signaux analogiques produits par des phénomènes physiques ou chimiques de nature quelconque, sont transformés en signaux électriques et ensuite conditionnés, le cas échéant amplifiés et mis en forme, par un conditionneur 2, avant d'être transmis à un détecteur de seuil 3. Celui-ci assure l'acheminement des signaux au convertisseur analogique-numérique 4 qui les transforme en signaux numériques pour qu'ils puissent être emmagasinés temporairement dans la mémoire circulante 6. Bien que le détecteur 3 laisse passer tous les signaux, il produit néanmoins un signal de commande lorsqu'il constate qu'un signal dépasse un seuil prédéterminé. Ce signal de commande est transmis à l'unité de traitement 7, à travers la liaison 8.En réponse à ce signal de commande, l'unité de traitement laisse encore circuler la mémoire circulante 6 un nombre de fois prédéterminé avant de l'arrêter. Ceci assure que cette mémoire contient des informations intéressantes relatives au signal ayant franchi le seuil prédéterminé, par exemple relatives au flanc ascendant , à la crête et au flanc descendant de ce signal, et une partie du signal antérieur au seuil de déclenchement. Puis le contenu de la mémoire circulante 6 est traité par l'unité de traitement 7 qui est adaptée pour comprimer ce contenu et, de façon générale, de traiter ce contenu de façon à ne retenir et transmettre à la mémoire de stockage que les informations significatives par exemple relatives à la forme du signal ayant franchi le seuil, du contenu dans la mémoire temporaire 6. The signals received by a sensor 1, which are for example analog signals produced by physical or chemical phenomena of any kind, are transformed into electrical signals and then conditioned, if necessary amplified and shaped, by a conditioner 2, before to be transmitted to a threshold detector 3. This ensures the routing of the signals to the analog-digital converter 4 which transforms them into digital signals so that they can be temporarily stored in the circulating memory 6. Although the detector 3 lets all the signals pass, it nevertheless produces a control signal when it finds that a signal exceeds a predetermined threshold. This control signal is transmitted to the processing unit 7, through the link 8. In response to this control signal, the processing unit still lets circulating memory 6 circulate a predetermined number of times before stopping it. . This ensures that this memory contains interesting information relating to the signal having crossed the predetermined threshold, for example relating to the rising edge, the peak and the falling edge of this signal, and a part of the signal prior to the triggering threshold. Then the content of the circulating memory 6 is processed by the processing unit 7 which is adapted to compress this content and, in general, to process this content so as to retain and transmit to the storage memory only the significant information for example relating to the form of the signal having crossed the threshold, of the content in the temporary memory 6.

Dans ce système d'enregistreur, l'horloge 11 a pour fonction de cadencer le fonctionnement de l'unité de traitement, de déterminer, le cas échéant, la fréquence d'échantillonnage et de donner une référence dans le temps aux signaux et de permettre à la restitution d'un signal de définir sa position dans le temps par rapport à un instant initial donné. Il est à noter que la fréquence d'échantillonnage des convertisseurs, au lieu d'être commandée par l'horloge 11, peut être déterminée par l'unité de traitement 7. In this recorder system, the function of the clock 11 is to clock the operation of the processing unit, to determine, if necessary, the sampling frequency and to give a reference over time to the signals and to allow when a signal is restored to define its position in time with respect to a given initial instant. It should be noted that the sampling frequency of the converters, instead of being controlled by the clock 11, can be determined by the processing unit 7.

Le processus d'acquisition des signaux, qui vient d'être décrit, se repète tant que la mémoire de stockage n'est pas totalement occupée. Lorsque la période d'acquisition est terminée, il est possible de couper l'alimentation du système sans perdre les informations contenues dans la mémoire de stockage 9. Par la suite, ces informations peuvent être restituées en couplant le système à un micro-ordinateur par l'intermédiaire de l'interface de sortie 10. Comme cela a été dit ci-avant, l'horloge 7 peut servir de référence dans le temps à la restitution. The signal acquisition process, which has just been described, is repeated as long as the storage memory is not completely occupied. When the acquisition period is over, it is possible to cut off the power to the system without losing the information contained in the storage memory 9. Subsequently, this information can be restored by coupling the system to a microcomputer by via the output interface 10. As has been said above, the clock 7 can serve as a reference over time for the rendering.

il est encore à noter que le système selon l'invention permet de programmer dans le temps les moments où l'on veut enregistrer un signal et que la mémorisation peut être déclenchée par le résultat d'un calcul sur les signaux d'entrée. it should also be noted that the system according to the invention makes it possible to program in time the moments when it is desired to record a signal and that storage can be triggered by the result of a calculation on the input signals.

On comprend aisément que le système selon l'invention est particulièrement avantageux dans le cas où les phénomènes à enregistrer représentent en durée un temps faible par rapport au temps d'observation et quand ils apparaissent d'une manière aléatoire. Grâce à l'utilisation d'une mémoire temporaire , dans le cas présent circulante, et au traitement du contenu de celle-ci,. comprenant des compressions de ce contenu, la mémoire de stockage n'a pas besoin d'avoir une grande capacité. Mais il est quand même assuré que cette mémoire contienne les informations significatives du phénomène ou des phénomènes que l'on désire observer ou surveiller. It is easily understood that the system according to the invention is particularly advantageous in the case where the phenomena to be recorded represent in duration a short time compared to the observation time and when they appear in a random manner. Thanks to the use of a temporary memory, in this case circulating, and to the processing of the content thereof ,. including compressions of this content, the storage memory does not need to have a large capacity. But it is nevertheless assured that this memory contains the significant information of the phenomenon or phenomena that one wishes to observe or monitor.

La figure 2 illustre, également sous forme d'un schéma-bloc, une réalisation particulière d'un enregistreur selon l'invention, à savoir d'un enregistreur de choc. FIG. 2 illustrates, also in the form of a block diagram, a particular embodiment of a recorder according to the invention, namely a shock recorder.

L'enregistreur de choc comprend troisvoiesidentiquoe# réception de signaux a, b, c. De ce fait, seulement une voie est représentée. Les autres ne sont indiquées que par des lignes fantômes. Chaque voie comprend un capteur 1 formé par unaccdldrombtre piézo-électrique. Les trois capteurs sont placés selon des axes trirectangles. Les trois voies de réception et d'acheminement des signaux reçus ne sont pas multiplexées pour assurer une plus grande vitesse de conversion. La logique de traitement accomplissant la fonction de l'unité de traitement précitée et de ce fait désignée par le chiffre de référence 7 est formée par un microprocesseur par exemple du type RCA 1802 auquel sont associées la mémoire circulante 6, la mémoire de stockage 9 et une mémoire programme 12, de la manière représentée.La mémoire circulante 6 et la mémoire de stockage 9 sont des mémoires du type RAM statique en technique C NOS. La mémoire circulante a par exemple une capacité de 256 oct. La capacité de la mémoire de stockage est par exemple de 2 Koct. The shock recorder has three identical channels # receiving signals a, b, c. Therefore, only one channel is shown. The others are only indicated by ghost lines. Each channel includes a sensor 1 formed by a piezoelectric acaccessor. The three sensors are placed along three-directional axes. The three channels for receiving and routing received signals are not multiplexed to ensure higher conversion speed. The processing logic fulfilling the function of the aforementioned processing unit and therefore designated by the reference numeral 7 is formed by a microprocessor for example of the RCA 1802 type with which the circulating memory 6, the storage memory 9 and a program memory 12, as shown. The circulating memory 6 and the storage memory 9 are memories of the static RAM type in C NOS technique. The circulating memory has for example a capacity of 256 oct. The capacity of the storage memory is for example 2 Koct.

Le microprocesseur 7 est agencé pour mettre en oeuvre deux algorithmes de compression.The microprocessor 7 is arranged to implement two compression algorithms.

Le logicisl permet une sortie des informations selon le mode série vers un calculateur par exemple du type Commodore CBM 4000, par l'intermédiaire de l'interface calculateur 10. Le calculateur peut reconstituer les trois signaux reçus par les trois capteurs 1 et produits par un choc et calculer, à partir de ces trois signaux reconstitués, l'amplitude du choc, sa durée et sa direction et visualiser le résultat par exemple sur une table traçante. The software allows output of information in serial mode to a computer, for example of the Commodore CBM 4000 type, via the computer interface 10. The computer can reconstruct the three signals received by the three sensors 1 and produced by a shock and calculate, from these three reconstituted signals, the amplitude of the shock, its duration and its direction and visualize the result for example on a plotter.

Pour donner, à titre d'exemple, une indication concernant la coopo--ation entre la mémoire circulante 6 et l'unité de traitement 7, ce dernier permet à la mémoire circulante ayant une capacité de 526 oct. de continuer à circuler, après la réception du signal indicateur d'un franchissement du seuil, pour prendre en mémoire encore par exemple 200 oct. To give, by way of example, an indication concerning the cooperation between the circulating memory 6 and the processing unit 7, the latter allows the circulating memory having a capacity of 526 oct. To continue to circulate, after the reception of the signal indicating a crossing of the threshold, to take into memory again for example 200 oct.

L'enregistreur de choc suivant la figure 2 peut être autonome et alimenté par piles. Son volume peut être inférieur à 1 dm3. Sa imoire de stockage peut être statique, c'est-à-dire non constituée par une bande magnétique ou une disquette. The shock recorder according to FIG. 2 can be autonomous and powered by batteries. Its volume can be less than 1 dm3. Its storage image may be static, that is to say not constituted by a magnetic tape or a floppy disk.

L'enregistreur de choc suivant la figure 2, qui comprend donc tous les éléments déjà représentés à la figure 1 (et indiqués par les mêmes chiffres de référence) fonctionne également de la manière décrite plus haut en se reportant à la figure 1. The shock recorder according to FIG. 2, which therefore includes all the elements already represented in FIG. 1 (and indicated by the same reference numbers) also functions in the manner described above with reference to FIG. 1.

Bien entendu le système enregistreur selon l'invention n'est pas limité à un enregistreur de choc. Of course the recording system according to the invention is not limited to a shock recorder.

Le système selon l'invention est applicable à des nombreux cas, par exemple pour des tests d'emballage, des tests destructifs d'automobile , des essais en sites inacessibles pendant des mesures, par exemple à l'aide de ballons-sondes, de satellites ou analogues, des traitements avant impression de certains enregistrements et pour la surveillance de phénomènes aléatoires. The system according to the invention is applicable to numerous cases, for example for packaging tests, destructive tests of cars, tests in inaccessible sites during measurements, for example using sounding balloons, satellites or the like, processing before printing certain records and for monitoring random phenomena.

Claims

1.- Method for recording the information contained in a large number of signals produced by any phenomena, if any random phenomena, according to which the signals are picked up, they are transformed into electrical signals, if necessary they are converted into digital signals, and they are stored in a memory, characterized in that the signals crossing a predetermined threshold are detected and the shape of the signals having crossed said threshold is only stored in memory.

2.- Method according to claim 1, characterized in that all the signals received are temporarily stored, including a part of the signal having crossed the above-mentioned threshold and these signals are processed so as to put only the information in the memory significant content of temporarily stored signals.

3. A recording system for implementing the method according to claims 1 and 2, of the type comprising at least one signal sensor, a storage memory, and, for each sensor, if necessary an analog-digital converter mounted between said sensor and the storage memory, characterized in that it comprises a threshold detector (3) arranged to receive the signals picked up and adapted to produce a control signal when a crossing of a predetermined threshold is detected and a signal processing device (6, 7) adapted to ensure the storage only of significant information, relating to the form of the signals having crossed said threshold, in response to said control signal coming from the threshold detector (3).

4.- System according to claim 3, characterized in that the processing device comprises a temporary memory (6) mounted upstream of the storage memory (9) and a processing unit (7) of the signals contained in the temporary memory (6).

5.- System according to claim 4, characterized in that the processing unit (7) is adapted to ensure, after the reception of a control signal representative of a crossing of the aforementioned threshold, and before the processing of the signals , temporarily storing a predetermined amount of information relating to the shape of the signal having crossed said threshold.

6.- System according to claim 5, characterized in that the temporary memory (6) is a circulating memory and in that the processing unit (7) is adapted to allow, following the reception of a signal control signal indicating a crossing of a threshold, the circulation of the memory (6) for a predetermined number of times, to then stop the circulating memory and to carry out the aforementioned processing of the information contained in the circulating memory (6).

7.- System according to one of claims 3 to 6, characterized in that the processing of the content of the temporary memory (6), by the processing unit (7) comprises a compression of the content.

8.- System according to one of claims 3 to 7, characterized in that it comprises a microcomputer arranged to restore the information contained in the storage memory (9), in any suitable form, for example in graphic form on a screen or on a plotter.

9.- System according to one of claims 3 to 7, characterized in that it comprises a time base in the form of a clock (11) to allow the restitution of the stored information to know their position over time by relative to a reference time instant.

10.- System according to one of claims 3 to 9, characterized in that it is arranged to allow a triggering of storage by the result of a calculation on the input signals.

11.- System according to one of claims 3 to 10, characterized in that it is suitable for programming in time the times when the recording of a signal is desired.

12.- System according to one of claims 3 to 11, characterized in that the threshold of the threshold detectors # (3) is adjustable, if necessary, selectively.

13.- System according to one of claims 3 to 12, characterized in that the sensors can be of any kind, such as pressure, shock, acceleration, temperature, humidity, or speed sensors .

14.- System according to claim 13, characterized in that it simultaneously comprises sensors of different nature

15.- System according to one of claims 3 to 14, characterized in that its volume is less than 1 dm3.

16.- System according to one of claims 3 to 15, characterized in that it comprises an autonomous supply of electrical energy, such as batteries.

17.- System according to one of claims 3 to 16, characterized in that the processing unit (7) is formed by a microprocessor with which are associated a program memory # (2), a circulating memory (6) and a storage memory (9), the program and storage memories being memories of the static RAM type.