FR2861465A1

FR2861465A1 - Appareil a potentiometre

Info

Publication number: FR2861465A1
Application number: FR0410732A
Authority: FR
Inventors: Klaus Behringer
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2005-04-29
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: FR2861465B1; DE10349462B4; DE10349462A1

Abstract

Cet appareil comprend un dispositif (1) à potentiomètre, dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation, un circuit (3, 5) d'exploitation destiné à exploiter une première tension (U1), un dispositif (2) d'impédance, qui est monté en série avec le dispositif à potentiomètre en vue de mettre à disposition la première tension (U1), de manière à pouvoir constater au moyen d'un signal (S1) de sortie du circuit (3, 5) d'exploitation si le dispositif (1) à potentiomètre est apte à fonctionner correctement.

Description

Appareil à potentiomètre

La présente invention concerne un appareil d'installation comprenant un dispositif à potentiomètre dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation et un circuit d'exploitation destiné à exploiter une tension s'y rapportant. La présente invention concerne, en outre, un procédé de contrôle de l'aptitude à fonctionner d'un dispositif à potentiomètre correspondant.

Dans nombre d'applications de la technique de sécurité, il est nécessaire d'évaluer un potentiomètre. On utilise habituellement, à cet effet, des procédés redondants pour pouvoir reconnaître des erreurs d'une manière sûre. On utilise, par exemple, à cette fin un potentiomètre double à axe continu. Mais cela pose le problème de la stabilité mécanique et du coût sensiblement plus grand d'un potentiomètre double que d'un potentiomètre simple. Les potentiomètres doubles ont, en outre, besoin de davantage de place et enfin, ce que l'on appelle les potentiomètres THT (Technologie à trou traversant) doivent être remplacés à moyen terme et à long terme par des potentiomètres à montage en surface qui ne se présentent que sous la forme de potentiomètres simples.

Ces problèmes ont fait que l'on a renoncé dans la technique de sécurité bien souvent à des potentiomètres. On utilise pour ces solutions, par exemple, des composants ayant des valeurs réglées de manière fixe ou des modules dont les valeurs peuvent être configurées au moyen d'un logiciel approprié, par exemple par un bus ou un PC intelligent. Dans le dernier cas, une commande d'ordre supérieure est nécessaire. Les potentiomètres peuvent être remplacés, en outre, par des commutateurs DIP ou par des commutateurs de sélection à plusieurs étages. Mais ces commutateurs sont très coûteux puisqu'il faut de nombreuses broches de contrôleur et une mécanique coûteuse.

La présente invention vise ainsi un appareil d'installation pour la technique de sécurité, qui dispose d'un potentiomètre et que l'on peut exploiter d'une manière sûre et peu coûteuse, en renonçant ainsi à des solutions de remplacement coûteuses. L'invention vise aussi un procédé correspondant de contrôle d'un dispositif à potentiomètre d'un appareil d'installation.

L'invention a donc pour objet un appareil d'installation comprenant un dispositif à potentiomètre, dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation, et un circuit d'exploitation destiné à exploiter une première tension, caractérisé par un dispositif d'impédance, qui est monté en série avec le dispositif à potentiomètre en vue de mettre à disposition la première tension, de manière à pouvoir constater au moyen d'un signal de sortie du circuit d'exploitation si le dispositif à potentiomètre est apte à fonctionner correctement.

Il est, en outre, prévu, suivant l'invention un procédé de contrôle de l'aptitude à fonctionner d'un dispositif à potentiomètre d'un appareil d'installation par mise à disposition du dispositif à potentiomètre, dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation, caractérisé par mise à disposition d'un dispositif d'impédance, qui est monté en série avec le dispositif à potentiomètre, pour fournir une première tension et constatation au moyen de la valeur de la première tension si le dispositif à potentiomètre est apte à fonctionner correctement.

Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif d'impédance comprend un composant ayant une impédance fixe. Un composant de ce genre serait, par exemple, une résistance ohmique fixe. Cette résistance fixe a l'avantage de ne présenter guère de tolérance par rapport à des potentiomètres.

Au circuit série constitué du dispositif à potentiomètre et du dispositif d'impédance peut être appliquée une deuxième tension prescrite et constante. On forme ainsi un diviseur de tension et on peut contrôler d'une manière simple à l'aide du dispositif d'impédance l'aptitude à fonctionner du potentiomètre.

De préférence, le circuit d'exploitation comprend un comparateur à l'aide duquel on peut comparer la première tension à une troisième tension qui peut être prescrite. La troisième tension est avantageusement variable et on peut tenir compte, dans le circuit d'exploitation pour l'exploitation de l'aptitude à fonctionner du dispositif à potentiomètre, de la durée qui s'étend jusqu'à un point où les valeurs de la première et de la troisième tension sont égales. La troisième tension peut être produite avantageusement sur un condensateur, qui est chargé ou déchargé par une source de courant raccordée et commandée en tension. Si l'on effectue tant la charge que la décharge par un courant défini, c'est-à-dire avec un courant positif ou négatif, on peut effectuer le test de fonctionnement ou la mesure de la valeur du potentiomètre deux fois dans un cycle de décharge-décharge. En formant la moyenne, on peut réduire des erreurs de mesure.

Sur une prise médiane du dispositif à potentiomètre on peut, en outre, mettre à disposition une quatrième tension pour le circuit d'exploitation en vue de déterminer une valeur du potentiomètre. Si l'on fait varier à nouveau la troisième tension, on peut utiliser une durée correspondante qui s'étend jusqu'à un instant où les valeurs de la troisième et de la quatrième tension sont égales dans le circuit d'exploitation pour la détermination de la valeur du potentiomètre.

La structure suivant l'invention du circuit de contrôle de l'aptitude à fonctionner du potentiomètre a une petite chaîne de tolérances, de sorte que l'on peut obtenir une grande précision du procédé. En outre, le contrôle de l'aptitude à fonctionner du potentiomètre à l'aide d'une résistance fixe procure l'avantage que le résultat du test ne dépend pas de paramètres non spécifiés, comme la résistance du curseur du potentiomètre. En outre, l'usure d'un curseur, dont la résistance entre dans la mesure, ne peut pas provoquer non plus dans ce cas une dérive de la valeur.

En utilisant un comparateur, on met à disposition à la sortie du circuit un signal numérique, de sorte que l'on n'a pas besoin de disposer d'un convertisseur analogique/numérique propre. On réduit ainsi les coûts du contrôleur, puisque l'on peut utiliser un contrôleur sans convertisseur analogique/numérique.

La présente invention sera maintenant explicitée d'une manière plus 25 précise au moyen des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de circuit d'un dispositif de test suivant l'invention d'un potentiomètre; la figure 2 est un graphique représentant la tension de test en fonction du temps; et la figure 3 est un schéma d'un circuit de production de la tension de la figure 2.

L'exemple de réalisation décrit de manière détaillée ci-après représente un mode de réalisation préféré de la présente invention.

Le potentiomètre 1 à contrôler est monté en série, conformément à la figure 1, avec une résistance 2 de capteur. II est appliqué à ce circuit série une tension U2 de fonctionnement qui a, par exemple, la valeur de 5 V. Une tension U1, qui est appliquée à la résistance 2 de capteur, est comparée dans un comparateur 3 à une tension U3. On cherche ainsi à constater si le potentiomètre 1 est apte à fonctionner de la façon souhaitée. Si les bornes du potentiomètre 1 sont, par exemple, courtcircuitées, la tension U1 est haute en excès, ce qui peut être constaté par le comparateur 3 pour une tension U3 appropriée de comparaison au moyen d'une variation de niveau de son signal de sortie binaire. Si les bornes d'extrémité du potentiomètre 1 ne sont pas, en revanche, reliées électriquement entre elles, la tension U1 est au potentiel de masse, ce qui peut être constaté également par le comparateur 3. Mais on peut aussi constater par le comparateur 3, si le potentiomètre 1 a, par exemple, vieilli, si la résistance de la pellicule résistive du potentiomètre a augmenté, de sorte que cela peut être observé par la tension abaissée de U2 à ut Pour constater la valeur de la tension U1 aux bornes du comparateur 3, on élève linéairement, suivant la figure 2, la tension U3 de comparaison. A partir du temps t1, qui s'étend jusqu'à ce que la tension U1 soit atteinte, on peut déterminer la valeur U1 de la tension aux bornes de la résistance 2 de sonde. Comme la valeur de la résistance 2 de sonde ne présente guère de tolérance, la valeur U1 de la tension doit aussi se trouver dans une fenêtre de tolérances très étroite. Pour le contrôle, on applique le signal S1 de sortie du comparateur 3 pour des raisons de sécurité à deux microcontrôleurs uC1 et uC2. Par ce parallélisme, on peut exclure d'une manière très sûre que l'exploitation du signal SI soit fausse.

La production de la tension U3 de comparaison s'effectue, suivant 25 la figure 3, avec un condensateur C, qui est chargé et déchargé par un courant le constant, conformément à la formule di*dt C= 30 qui peut s'écrire du =

C

de sorte que du dt.

Comme cela est représenté aussi à la figure 3, le courant le constant est injecté par une source 4 de courant commandée en tension. Elle peut être commandée, par exemple, par un microcontrôleur uC. du le*dt

Pour que la tension U3 de comparaison puisse augmenter ou diminuer à une vitesse définie, le condensateur C est chargé par un courant le positif constant et est redéchargé par un courant le négatif constant. La durée de commutation du comparateur 3 peut être ainsi exploitée tant lorsque la tension U3 de comparaison augmente que lorsqu'elle diminue. En formant la moyenne, on peut déterminer une valeur de temps ou une valeur de tension précise.

Par la tension U1, on a constaté simplement l'aptitude à fonctionner du potentiomètre 1. La valeur de réglage du potentiomètre 1 est déterminée, en revanche, par la prise médiane où s'applique la tension U4. Cette tension U4 aussi est comparée dans un comparateur 5 à la tension U3 variable de comparaison. Dès que cette tension U3 atteint à l'instant t4 la valeur de la tension U4, le comparateur 5 commute, de sorte à modifier le niveau de son signal S2 binaire de sortie. Cela est constaté à nouveau par les microprocesseurs uC1 et uC2 montés en parallèle.

La valeur de la tension U4 de la prise médiane du potentiomètre 1 doit se trouver dans une plage AU de tolérances prescrite. Celle-ci se trouve à peu près entre la tension U2 de fonctionnement et la tension U1 aux bornes de la résistance 2. La plage AU de tension correspond à une plage At de temps, comme cela est représenté à la figure 2. La largeur de cette plage At de temps dépend du condensateur et du courant le de la source 4 de courant. Si le résultat de la mesure se trouve en dehors de la plage At de temps lorsque, par exemple, il y a un court-circuit entre la prise médiane du potentiomètre 1 et la masse, on peut ainsi constater sur celle- ci que le potentiomètre 1 est défectueux.

Avantageusement, la valeur de la résistance du potentiomètre 1 est sensiblement plus grande que la valeur de la résistance 2 de capteur, de sorte qu'une dérive du potentiomètre a peu d'influence sur la valeur de mesure dans le temps.

Comme les deux contrôleurs uC1, uC2 testent ou mesurent la même voie, on peut exiger une tolérance minimum entre les valeurs de mesure déterminées. On peut ainsi reconnaître d'une manière sûre des erreurs systématiques sur le condenseur C et sur la source 4 de courant et conserver, toutefois, une grande tolérance globale.

Enumération des signes de référence 1 2 3, 5 4 C le SI, S2 t1, t4 At AU U1,U2,U3,U4 uC, uC1, uC2 Potentiomètre Résistance de sonde Comparateur Source de courant Condensateur Courant Signal de sortie Instant Plage de temps Plage de tension Tension Microcontrôleur

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil d'installation comprenant - un dispositif (1) à potentiomètre, dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation, et - un circuit (3, 5) d'exploitation destiné à exploiter une première tension (U1), caractérisé par - un dispositif (2) d'impédance, qui est monté en série avec le dispositif à potentiomètre en vue de mettre à disposition la première tension (U1), de manière à pouvoir constater au moyen d'un signal (SI) de sortie du circuit (3, 5) d'exploitation si le dispositif (1) à potentiomètre est apte à fonctionner correctement.

2. Appareil d'installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (2) d'impédance comporte une impédance fixe.

3. Appareil d'installation suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'impédance fixe est une résistance ohmique.

4. Appareil d'installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est appliqué au circuit série, constitué du dispositif (1) à potentiomètre et du dispositif (2) d'impédance, une deuxième tension (U2) prescrite, qui est constante.

5. Appareil d'installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit (3, 5) d'exploitation comprend un comparateur à l'aide duquel la première tension (U1) peut être comparée à une troisième tension (U3) qui peut être prescrite.

6. Appareil d'installation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la troisième tension (U3) est variable et il peut être tenu compte, pour l'exploitation dans le circuit (3, 5) d'exploitation, d'une durée qui s'étend jusqu'à un instant où la valeur de la première tension (U1) et de la troisième tension (U3) sont égales.

7. Appareil d'installation suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur (C) et une source (4) de courant commandée en tension qui y est raccordée, le condensateur (C) servant à engendrer la troisième tension (U3).

8. Appareil d'installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur une prise médiane du dispositif (1) à potentiomètre peut être mise à disposition une quatrième tension (U4) pour le circuit (3, 5) d'exploitation en vue de déterminer une valeur de potentiomètre.

9. Appareil d'installation suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la troisième tension (U3) est variable et il peut être tenu compte, pour l'exploitation d'une valeur de potentiomètre, d'une durée qui s'étend jusqu'à un instant où les valeurs de la troisième tension (U3) et de la quatrième tension (U4) sont égales.

10. Procédé de contrôle de l'aptitude à fonctionner d'un dispositif (1) à potentiomètre d'un appareil d'installation par une mise à disposition du dispositif (1) à potentiomètre, dont la valeur de réglage peut être exploitée pour une fonction de l'appareil d'installation, caractérisé par - une mise à disposition d'un dispositif (2) d'impédance, qui est monté en série avec le dispositif (1) à potentiomètre, pour fournir une première tension (U1) et une constatation au moyen de la valeur de la première tension (U1) si le dispositif (1) à potentiomètre est apte à fonctionner correctement.

11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'on utilise une impédance fixe pour le dispositif (2) d'impédance.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'on utilise une résistance ohmique comme impédance fixe.

13. Procédé suivant l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'on applique au circuit série, constitué du dispositif (1) à potentiomètre et du dispositif d'impédance, une deuxième tension (U2) prescrite, qui est constante.

14. Procédé suivant l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'on compare la première tension (U1) à une troisième tension (U3) qui peut être prescrite pour constater l'aptitude à fonctionner du dispositif (1) à potentiomètre.

15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l'on fait varier la troisième tension (U3) et on tient compte, pour la constatation d'aptitude à fonctionner, d'une durée qui s'étend jusqu'à un instant où les valeurs de la première tension (U1) et de la troisième tension (U3) sont égales.

16. Procédé suivant la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que l'on utilise pour engendrer la troisième tension (U3) un condensateur (C) qui est chargé et/ou déchargé par une source (4) de courant commandée en tension.

17. Procédé suivant l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que l'on prélève sur une prise médiane du dispositif (1) à potentiomètre une quatrième tension (U4) pour déterminer une valeur de potentiomètre.

18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce que l'on fait varier la troisième tension (U3) et l'on tient compte, pour l'exploitation d'une valeur de potentiomètre, d'une durée qui s'étend jusqu'à un instant où les valeurs de la quatrième tension (U4) et de la troisième tension (U3) sont égales.