FR2574927A1 - Procede et dispositif pour determiner et indiquer une direction - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF POUR LA DETERMINATION D'UNE DIRECTION COMPREND UN INDICATEUR ROTATIF AYANT DES PROPRIETES MAGNETIQUES. IL EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND DEUX OU PLUS DE DEUX DETECTEURS2, FIXES SUR UN BATI, LE FONCTIONNEMENT DE CEUX-CI ETANT BASE SUR LA DEPENDANCE DE LA RESISTANCE DU MATERIAU MAGNETIQUE EN FONCTION D'UN CHAMP MAGNETIQUE APPLIQUE SUR CELUI-CI, LEDIT DETECTEUR ETANT RELIE A UN DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE SIGNAL3 A TRAVERS UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE6.

Description

La présente invention concerne un dispositif destiné a mesurer une

direction désirée, par exemple un angle entre la direction de mouvement et le nord terrestre. Plus particulièrement, l'agencement en question est un agencement de détection utilisé pour

indiquer une direction en combinaison avec une ai-

guille magnétique ou tout autre pièce rotative cons-

tituée d'un matériau non m-gnétique.

L'invention sera décrite. par la suite en

référence à un agencement dans lequel un compas magné-

tique classique est utilisé pour indiquer la direction de la composante horizontale du champ magnétique terrestre. Cependant, il va de soi que toute pièce tournante constituée d'un matériau non magnétique et munie d'un petit aimant, peut être utilisée à la place de l'aiguille magnétique du compas. En conséquence, bien qu'on se réfère à un compas par la suite, ceci ne doit être pris qu'à titre d'exemple et ne doit pas être considéré comme une restriction pour les moyens

d'indication selon l'invention.

Des compas du genre selon l'invention, sont classés comme compas de transmission dans le livre "Magnetic Compasses and Magnetometers" par Alfred Hine, Université de Toronto (1968). Les compas de transmission sont en outre groupés d'une part, en compas utilisant un compas magnétique comme élément de

détection primaire, et d'autre part, en compas uti-

lisant des éléments de détection primaire basés sur

l'induction électro-magnétique.

Des agencements de détection connus pour produire un signal ou des signaux d'indication de direction à partir d'un compas magnétique comprennent par exemple les agencements suivants: a) des agencements basés sur un aimant de détection, dans lesquels un aimant de détection constituant une partie d'un générateur de signal, tourne en relation avec un champ produit par l'aimant de compas lui-même, contrôlant ainsi le générateur de signal. Le générateur de signal peut être réalisé par exemple en relation avec les points b ou c énoncés ci-dessous. b) Un agencement capacitif, dans lequel, soit le compas constitue une partie d'une capacité ou de plusieurs capacités, soit le compas commande une ou

plusieurs capacités réglables lorsqu'il tourne.

c) Des agencements résistifs, dans lesquels le compas constitue une partie d'un pont de résistance

fluide ou dans lesquels le compas commande un poten-

tiomètre approprié.

d) Un agencement optique dans lequel la rose de compas et une ou plusieurs ouvertures ménagées

dedans laissent de la lumière arriver sur des photo-

transistors de différentes manières en fonction de l'angle entre le phototransistor et la rose de compas. Une information sur la direction est obtenue

en tournant mécaniquement les détecteurs photoélec-

triques jusqu'à ce que la position standard désirée

soit retrouvee.

e) Un agencement optique dans lequel une plaque de code optique est fixée sur le compas, la position de cette plaque étant lue au moyen de diodes

photoélectriques ou de photo-transistors.

f) Un agencement inductif dans lequel un champ magnétique produit par le compas, commande un ou

des signaux de direction par l'intermédiaire d'agen-

cements de bobines. -

Le ou les signaux obtenus peuvent être utilisés pour commander directement une indication à distance, ou en variante, peuvent être amplifiés ou traités d'une autre manière avant leur utilisation

pour la commande des indications à distance. En par-

ticulier, différents types de dispositifs de commande automatique sont souvent munis d'un agencement dans lequel l'élément détecteur produisant un signal de direction, est tourné en relation avec la rotation du compas magnétique, d'une manière telle que la valeur

du signal produit par l'élément détecteur est main-

tenue constante (compas de recherche du Nord). La di-

rection peut ainsi être évaluée à partir du détecteur.

Des compas basés sur les principes décrits ci-dessus, entrainent certains inconvénients qui peuvent être considérablement réduits au moyen du compas selon la présente invention:

- des agencements, dans lesquels l'indica-

tion à distance est commandée directement au moyen d'un signal analogique obtenu à partir d'un agencement détecteur, sont souvent imprécis en raison de la

faiblesse du signal commandant l'indication -

- des agencements, dans lesquels le détec-

teur est tourné de manière a maintenir la valeur désirée du signal (dispositif magnétique de recherche

du Nord) nécessite des mécanismes de rotation du dé-

tecteur

- dans les agencements analogiques en géné-

ral, les données de direction ne peuvent pas être enregistrées, par exemple dans le but de déterminer le cap moyen - un compas magnétique sur lequel se trouve les détecteurs, est souvent de taille trop importante pour être utilisé sur des petits bateaux par exemple - un agencement basé sur une plaque de code optique, complique la fabrication du compas magnétique - la consommation de puissance de la plupart des compas électriques empêche leur utilisation dans des cas dans lequel la consommation de puissance doit

être limitée.

Un bateau à voile peut servir d'exemple pour

de telles conditions restrictives de fonctionnement.

Une amélioration primordiale vis-à-vis des inconvénients énoncés cidessus, est obtenue au moyen

du compas suivant l'invention.

L'invention a donc pour objet un dispositif destiné à la détermination de direction, comprenant un indicateur rotatif ayant des propriétés magnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend deux ou plus de deux détecteurs fixés sur un bâti, le fonctionnement de ces

détecteurs étant basé sur la dépendance de la résis-

tance du matériau magnétique en fonction d'un champ magnétique qui lui est appliqué, lesdits détecteurs étant connectés à un processeur de traitement de signal par l'intermédiaire d'un convertisseur

analogique-numérique.

Elle a également pour objet un procédé de détermination de direction utilisant le dispositif décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les signaux obtenus à partir des détecteurs sont convertis sous

forme numérique au moyen du convertisseur analogique-

numérique, les lectures de détecteurs obtenues à partir du convertisseur analogique-numérique sont échelonnées, les lectures de détecteurs échelonnées sont directement comparées à des valeurs de référence correspondant a différentes directions pour obtenir une approximation de direction préliminaire, ou le rapport des lectures de détecteurs sélectionnées est

comparé à des rapports enregistrés, la direction dé-

finitive étant ainsi déterminee en ajoutant l'appro-

ximation de direction préliminaire a une valeur de déviation et de déflexion tabulée correspondant a la direction en question, ladite valeur de déviation et de déflexion étant produite dans les conditions de fonctionnement réelles du dispositif et mémorisée dans

une mémoire non volatile.

Les éléments suivants peuvent être mention-

nés en tant qu'avantages principaux de l'invention:

- le compas magnétique portant les détec-

teurs peut être plus petit qu'un compas de bateau normal. Si on le désire, il peut être placé de manière que la lecture soit effectuée directement à partir du compas magnétique, des données de direction produites électriquement étant seulement utilisées dans des

conditions le nécessitant ou pour les besoins des dis-

positifs de commande automatique

- les détecteurs, les dispositifs de traite-

ment et l'indication peuvent être commercialisés également comme un équipement auxiliaire pour des compas magnétiques de type préalablement choisi - la déviation et la déclinaison sont prises en considération d'une manière numérique. Aucun aimant

de compensation ou autre mécanisme analogue n'est né-

cessaire. Un réglage du compas par rapport à la

déclinaison et la déviation est effectué a l'empla-

cement de son utilisation, le résultat du réglage étant enregistré dans une mémoire permanente - des données de direction sont obtenues sous forme numérique, ce qui permet leur utilisation pour de nombreux buts. Par exemple, le nombre et le genre des indications à distance ne sont aucunement limités techniquement

- le système détecteur est séparé des ai-

mants du compas à la fois mécaniquement et magnéti-

257492?

quement, ne gênant pas ainsi le fonctionnement du compas magnétique - la stabilité en température des détecteurs utilisés est bonne, et le traitement analogique des signaux est réduit. Ainsi la stabilité du système tout entier est bonne - toutes les fonctions électriques peuvent utiliser la même source de tension de courant continu, et la consommation de puissance du système détecteur suivant l'invention est faible en comparaison avec la

plupart des agencements connus.

L'invention sera'mieux comprise à-la lecture

de la description qui va suivre-donnée à titre d'exem-

ple et faite en se référant aux dessins annexes, sur lesquels:

- la Fig.1 est une vue schématique de l'en-

semble de l'agencement du compas lorsqu'un compas à aiguille et deux détecteurs sont utilisés; - la Fig.2 représente un exemple de la

fixation des détecteurs à un compas magnétique lors-

qu'un compas à aiguille est utilisé; - la Fig.2a est une vue de côté de l'exemple de la Fig.2; - les Fig.3a, 3b et 3c représentent un exemple de signaux obtenus à partir des détecteurs en

fonction de l'angle entre la direction du Nord indi-

quée par le compas magnétique et la plaque de fixa-

tion des détecteurs, et, en outre, des tableaux sur

l'utilisation desquels est basé un procédé I de dé-

termination de direction; -

- les Fig.4a et 4b représentent des signaux

obtenus par un procédé II de détermination de direc-

tion et le tableau qui est utilisé: - les Fig.5a et 5b représentent'des signaux obtenus dans un procédé III de détermination de

direction et le tableau qui est utilisé.

Selon la Fig.1, un compas à aiguille 1 classique ou un autre compas magnétique analogue est utilisé comme détecteur de direction primaire, ladite

aiguille étant désignée par le numéro de référence la.

Deux ou plus deux détecteurs magnéto-résistifs 2 sont fixés sous le compas,en fonction du principe utilisé dans le traitement des signaux. Lesdits détecteurs sont fixés sur le bâti du compas et sont reliés à une source de courant continu- qui est désignée par les références U+ et U-. Si plus de deux détecteurs sont utilisés, ceux-ci sont couplés à unprocesseur 3 et à un dispositif d'affichage 7 selon le même principe que les détecteurs de la Fig..' Les signaux obtenus à

partir des détecteurs sont appliques à des amplifi-

cateurs 4 conformément à la Fig.1 et en outre à un

convertisseur analogique-numérique 6 par l'intermé-

diaire d'un commutateur 5.. Une précision suffisante

est obtenue au moyen d'un convertisseur à huit bits.

Des circuits convenables pour la compensation de température des détecteurs ne sont pas représentés sur

la Figure.

La Fig.2 représente de manière plus dé-

taillée, le positionnement des détecteurs lorsqu'un

compas a aiguille I et deux détecteurs 2 sont uti-

lisés. Un détecteur magnéto-résistif PHILIPS (Philips: matériau et composants électroniques, publication technique 102) est utilisé comme moyen de détection dans cet exemple particulier. Le détecteur fonctionne

comme un pont de résistances, les résistances élec-

triques des résistances de celui-ci, variant comme une

fonction du champ magnétique dirigé sur ces résistan-.

ces. Le signal de tension obtenu a partir des bornes

du pont de résistances est une fonction du champ pro-

duit par le compas magnétique. La valeur du signal

dépend de l'angle entre le détecteur et le Nord magné-

tique indiqué par le compas magnétique d'une manière telle que le signal est cyclique, la longueur d'un cycle étant de 360'. Le signal ressemble à une courbe

sinusoidale d'une certaine manière.

La Fig.3a représente un exemple de valeurs de signaux obtenues comme une fonction de l'angle

lorsqu'on utilise le compas à aiguille et les deux dé-

tecteurs. Dans la série de courbe de la Fig.3a, l'axe Y représente l'intensité du signal de détecteur et l'angle est représenté sur l'axe X. La courbe 1 représente un signal obtenu à partir du détecteur 1 et

la courbe 2 un signal obtenu à partir du détecteur 2.

L'amplitude et la forme du signal peuvent s'écarter de l'exemple décrit dans la limite des tolérances de fabrication du détecteur et des variations du point de fixation du détecteur. De plus, la forme du signal est

différente avec différents types de compas magnétique.

Le positionnement des détecteurs dans lé compas et les uns par rapport aux autres, n'est absolument pas important. Cependant, le meilleur résultat final est obtenu en positionnant les détecteurs au voisinage de l'axe du compas et en les positionnant les uns par rapport aux autres de manière que les parties planes des signaux ne coincident pas. Une différence de phase avantageuse (l'angle dans les Fig.2 et 3a) est égale à 90- dans le cas de deux détecteurs et à 120'

avec trois détecteurs.

Les Fig.1 et 2 représentent le positionne-

ment des détecteurs dans le cas d'un compas a aiguil-

le. De nombreux compas utilisés en navigation com-

prennent cependant deux aimants parallèles qui sont disposés symétriquement par rapport au pivot. Le système détecteur selon l'invention est également

utilisable dans de tels cas. En fonction du posi-

tionnement du détecteur, le signal peut ainsi s'é-

carter de l'un des signaux décrits ci-dessus de manière à comporter deux points maximum et deux points minimum pour un cycle de 360'. Un endroit avantageux pour le positionnement des détecteurs dans ce genre de compas peut être défini séparément pour chaque type particulier de compas. Les différences de phase peuvent être sélectionnées comme ci-dessus: 90'* pour

deux détecteurs et 120 pour trois détecteurs.

Les modes de réalisation de détecteurs

représentés aux Fig.1 et 2 ne sont que des exemples.

Techniquement, il est possible de fabriquer un dé-

tecteur dans lequel tous les éléments magnéto-résis-

tifs et une partie appropriée des moyens de traitement

de signaux sont intégrés dans un seul circuit.

Une combinaison de valeur de détecteur bi-

naire obtenue à partir de deux détecteurs, définit de manière non ambigue l'angle entre la plaque de fixation des détecteurs et le Nord magnétique indiqué

par le compas.

La détermination de l'angle est basée sur des procédés de recherche de tableaux numériques qui sont décrits ci-après. De tels procédés de recherche de tableau nécessitent que le niveau et la forme des

signaux soient maintenus stables.

Le niveau des signaux peut être contrôlé et, si necessaire modifié pour correspondre à des valeurs de référence tabulées en tournant le compas selon un mode de test particulier, le processeur lisant ainsi les valeurs de détecteur de manière continue, et déterminant des lectures minimum et maximum pour chaque détecteur. En comparant celles-ci aux valeurs minimum et maximum enregistrées des détecteurs, il est

possible de déterminer si la fonction de la combinai-

son du détecteur et du compas magnétique est restée inchangée. Le niveau désiré du signal et la zone

d'application désirée peuvent être obtenus en corri-

geant la valeur obtenue a partir du convertisseur analogique-numérique en relation avec les formules

suivantes (1) à (3).

Paramètres.: Q est la lecture de détecteur échelonnée

X est la lecture obtenue à partir du convertis-

seur analogique-numérique MINX est la valeur minimum obtenue à partir du convertisseur analogique-numérique MAX est la valeur maximum obtenue à partir du X convertisseur analogique-numérique MINR est la valeur minimum du signal de référence enregistré MAX est la valeur maximum du signal de référence R enregistré

V1 est une constante au moyen de laquelle la va-

leur minimum désirée de la lecture est obte-

nue

V2 est une constante au moyen de laquelle l'am-

plitude désirée est établie (1) A VI + V2 x (X-MIN

(2) V1 = MINX

(3) V2 = (MAXR-MINR)/(MAXX-MINX)

Le processeur détermine la valeur de Vi,

MINX et V2 automatiquement en mode de test.

Trois procédés différents de détermination de direction sont décrits par la suite. Pour des raisons pratiques, une direction est déterminée selon

chaque procéde en deux étapes. Dans une première éta-

pe, un ou plusieurs tableaux sont utilisés, ces ta-

bleaux étant réalisés en fonction du compas magnétique et des détecteurs, les uns par rapport aux autres (Fig.3b, 4b, 5b). Dans une seconde étape, des données de direction obtenues sont corrigées au moyen d'un tableau de correction réalisé dans les conditions de

fonctionnement en question (Fig.3c).

La détermination de direction est effectuée

selon un programme sur la base de lectures de détec-

teur échelonnées comme décrit ci-dessus. Les tableaux et programmes utilisés sont enregistrés dans une mémoire non volatile. Un type de mémoire appropriée est par exemple une EEPROM, dans laquelle le tableau de correction de déviation (Fig.3c) en fonction des

conditions de fonctionnement peut être mémorisé fa-

cilement. Le procédé I de détermination de direction au moyen de deux détecteurs est le suivant. Pour un compas magnétique à deux détecteurs magnéto-résistifs, un tableau est réalisé dans lequel les valeurs des deux détecteurs sont mémorisées pour chacune des directions de compas choisies à des intervalles suffisamment petits. Un intervalle approprié est de 5 ou 10.-La forme du tableau apparaît sur la Fig.3b. Un emplacement pour 360 paires de valeurs de détecteurs est prévu dans le tableau.' Ces paires de valeurs de détecteurs sont enregistrées sur des lignes du tableau correspondant à l'angle considéré. Pour des raisons de clarté, l'échelonnage des lectures de détecteurs n'a éteé pris en compte ni dans les Fig.3a et 3b, ni dans

les Fig.4a et 4b, 5a et 5b.

Un autre tableau est réalisé dans les con-

ditions de fonctionnement pour l'élimination à la fois de la déviation et de la déflection. La déviation et

la déflection combinées prédominant dans les direc-

tions de compas sélectionnées, sont mémorisées dans le tableau (sur des lignes correspondant auxdites di- rections de compas). La Fig.3c fournit un exemple d'un tel tableau, qui par la suite sera appelé tableau de

correction de déviation.

Le procédé de détermination de direction est lo effectué de telle manière qu'une paire de valeurs, qui

dans le meilleur des cas correspond a la paire de va-

leurs de détecteurs obtenue, est lue dans le tableau de la Fig.3b. L'angle entre la direction du Nord magnétique indiquée par le compas magnétique et la plaque de fixation du détecteur correspond au numéro de série (la numérotation est effectuée à partir de zéro) de la ligne horizontale du tableau sur laquelle la meilleur combinaison de valeurs de détecteurs est trouvée. Avant que les données de direction soient transmises aux moyens d'indication, la somme de la déviation et de la déflection est soustraite de celles-ci, laquelle somme correspond à la direction considérée dans le tableau de correction de déviation de la Fig. 3c. En fonction de l'application dans chaque cas particulier, un filtrage des données de direction

peut être nécessaire avant l'indication de celles-ci.

Pour rendre la recherche dans le tableau plus facile. les tableaux conformément aux Fig.3b et 3c sont complétés de manière que toute les positions comportent des valeurs correspondant à la direction

considérée. La finition est effectuée en supposant que-

les valeurs de détecteurs (Fig.3b) et les valeurs de déviation et de déflection combinées sont linéaires entre les directions' mesurées. Plus les. intervalles

entre les valeurs mesurées enregistrées dans le ta-

bleau sont établis de manière dense, plus l'erreur due

à la supposition de linéarité est faible.

Des détails du procédé de recherche de direction peuvent être modifiés sans changer l'idée de base. Cette idée peut être exprimée de la manière suivante: La détermination de direction est réalisée par l'intermédiaire d'un détecteur dont la lecture est

la plus proche de -la valeur moyenne de toutes les lec-

tures du détecteur en question. Ainsi, la zone utili-

sée est toujours telle que la dépendance de direction

de la lecture du détecteur est a peu prés linéaire.

En raison du fait que les valeurs du détec-

teur 'sont cycliques, un cycle étant de 360', une lec-

ture de l'autre détecteur est nécessaire pour déter-

miner si la direction à déterminer se trouve dans la

zone de la première ou de la seconde moitié de cycle.

En raison du fait que le compas magnétique

possède sa propre inertie, et en fonction de l'appli-

cation, la plaque de fixation du compas ne tourne pas particulièrement vite, de sorte que des valeurs de direction successives peuvent être lues a proximité les unes des autres. Si le traitement des données de

direction se produit suffisamment vite, cette proprié-

té n'est pas nécessairement utilisée (point 1 dans l'algorithme). Le procédé de détermination de direction I

est décrit ci-dessous sous la forme d'un algorithme.

Les références suivantes sont utilisées: S (i) Lecture du détecteur i, i = 1-...2

ASTE (j, l) Tableau selon la Figure 3b, qui est com-

plété avec les combinaisons de valeurs de détecteurs manquantes, j=0O... 359,

= 1...2

PUO (i) Valeur moyenne des lectures tabulée.s ASTE (j, i) du détecteur i, i = 1...2 KOR (j) Tableau de correction de déviation selon la Figure 3c, dans lequel un terme de correction est mémorisé pour chacune des corrections, j = 0...359 APROK Approximation de direction déterminée par le Tableau ASTE (j, i)

SUUNTA Données de direction corrigées.

L algorithme est mis en oeuvre dans l'ordre suivant: O. Les valeurs de détecteur S(1) et S(2) sont lues et échelonnées.

1. Si le compas a été mis en marche à une étape pré-

cédente et l'approximation de direction APROK a une valeur, A et B sont mis à l'état A = APROK-5 et B = APROK+5. Si A ou B ne se trouve pas dans la plage 0...359, la variable qui a obtenu une valeur en dehors de la plage prend une valeur 0 ou 359, en fonction de celle qui est la plus proche de la valeur calculée cl-dessus. La détermination

de la direction se poursuit au point 5.

2. Si 5(1) is proportionnellement plus proche de PUO(1) que S(2) de PUO(2) , K est mis à 1 et L est

mis a 2, autrement K = 2 et L = 1.

3. Les valeurs ASTE (j. k) sont balayées à partir de la valeur ASTE (0,K) jusqu'à la valeur ASTE (359, K) avec des intervalles de 20' 3usqu'a ce

que le signe de différence S(K)-ASTE(j, -K) s'in-

verse. Ainsi, les valeurs de B et A sont mises à

B = j et A = la valeur de j utilisée précédemment.

Si la différence est égale a 0 avec quelques unes

des valeurs utilisées de j, C est mis à 3.

4. On teste si le signe des différences suivantes

est le même: S(L)-PUO(L) et ASTE(A,L)-PUOCL).

Si le signe est le même et la valeur C a obtenu une valeur au point 3 cidessus, APROK = C est pointé et on passe au point 6. Si le signe est le

même; mais que la variable n'a pas obtenu une va-

leur au point 3 ci-dessus, l'algorithme continue à partir du point 5. Si les différences ont des signes inverses, le balayage du Tableau ASTE

(j,K) se poursuit au point 3.

5. Les valeurs ASTE (j, K) sont balayées avec des in-

tervalles de 1' dans la plage j = A...B, jusqu'à ce que la valeur absolue de la différence

ASTE(j, K) - S(K) atteigne le minimum de celle-ci.

Après que ce minimum ait été atteint, APROK est placé à j et on passe au point 6. Dans le cas o aucun minimum n'est trouvé, on retourne au point 3.

6. On vérifie que ASTE(APROK,L) = S(L) avec une pré-

cision-suffisante (nécessaire uniquement lorsque l'on utilise un compas à deux aimants). Si cette

condition n'est pas remplie, le balayage du Ta-

bleau ASTE se poursuit au point 3. Si la condition

est remplie, SUUNTA = APROK - KOR (APROK) est cal-

culé et une nouvelle détermination de direction

débute à partir du point 0.

Le procéde Il pour la détermination de dl-

rection au moyen de deux détecteurs est le sui-

vant. Le procédé est basé sur le même tableau de

la Figure 3b comme dans le procédé précédent, le ta-

bleau étant alors complété pour comprendre toutes les

directions entre O et 359 degrés comme décrit précé-

demment.Au lieu de déterminer la direction directement au moyen de ce tableau, deux autres tableaux sont créés à partir de celui-ci, la forme et le contenu de

* ceux-ci étant illustrés sur la Figure-4b.

L'idée de base est de fournir un Tableau pour chaque détecteur, dans lequel les lectures de di-

rection pour chaque lecture de détecteur possible.

sont enregistrées. Le signal de détecteur étant cycli-

que et la longueur d'un cycle de 360 degrés, chaque valeur de détecteur (à l'exception des valeurs maximum

et minimum), correspond à deux lectures de direction.

Les tableaux décrits précédemment sont créés à partir de -la combinaison du compas magnétique et des détecteurs. Avec un compas à deux aimants, quatre lectures de direction peuvent correspondre à une lecture de détecteur, en fonction du positionnement

des détecteurs.

Seul le cas d'un compas à aiguille à un ai-

mant est traité ci-après.

Le principe du procédé de détermination de direction apparait sur les Figures 4a et 4b. Sur la Figure 4a, l'axe Y représente l'intensité du signal de détecteur et l'axe X l'angle, de manière analogue a la

Figure 3a. Les courbes représentent les signaux obte-

nus a partir des détecteurs. Les directions X3 et X4

correspondent a la lecture du lecteur S(1) et les di-

rections Xl et X2 a la lecture du détecteur S(2).

Deux des directions X1...X4 doivent être identiques (avec une certaine tolérance). Il reste a trouver ces deux directions et a déterminer laquelle est la plus sûre, c'est-a-dire par rapport a quelle direction la

lecture de détecteur est dans la plage linéaire.

L'algorithme est mis en oeuvre dans l'ordre suivant: O. Les valeurs de détecteur S(1) et S(2) sont lues

et échelonnées.

1. Le minimum des différences suivantes est trouvé (en utilisant les références de la Figure 4):

X1-X2, X1-X4, X2-X3, X2-X4.

2. On choisit celui des facteurs de la différence mi- nimum dont la valeur de détecteur corrrespondante est proportionnellement plus proche de la valeur

moyenne de toutes les valeurs dudit détecteur. APROK est mis égal au facteur choisi de la diffé-

rence minimum (dans le cas de la Figure 4, X2).

3. Calcul de SUUNTA = APROK - KOR(APROK). Retour au

point 0.

Le Tableau KOR utilisé au point 3 est décrit en relation avec le procédé I pour la détermination de

direction.

Un avantage du procédé II pour la détermina-

tion de direction est sa rapidité, en raison du fait qu'il n'y a pas besoin d'itération. Un inconvénient de

celui-ci est qu'il est nécessaire d'avoir plus d'es-

pace mémoire que dans le procédé I pour la détermina-

tion de direction..

Le procédé III pour la détermination de di-

rection au moyen de trois détecteurs est le suivant.

Une méthode de compensation des variations

possibles dans les niveaux de signaux consiste à dé-

terminer la direction sur la base du rapport des lec-

tures des deux détecteurs. Pour cela, au moins trois détecteurs sont nécessaires, dont les deux utilisés sont les plus proches de la valeur moyenne de toutes les valeurs desdits détecteurs, c'est-a-dire placés

dans la plage linéaire.

Du fait de la nature cyclique des signaux, le rapport des signaux de deux détecteurs prend la meme valeur en deux points du cycle. Le troisième détecteur est utilisé lorsque l'un de ces points est choisi (voir Figure 5a). Dans la Figure 5a, l.'axe Y représente l'intensité du signal de détecteur et l'axe X l'angle, de manière analogue aux Figures 3a et 4a cidessus. les courbes I, II et III représentent les

signaux obtenus à partir des trois capteurs diffé-

rents. Le tableau de base utilisé dans ce procédé est le Tableau selon la Figure 3b, appliqué aux trois détecteurs. Un nouveau tableau est calculé, pour ce compas magnétique et ces détecteurs, sur la base de ce tableau, lequel nouveau tableau comprend les rapports suivants enregistrés pour chaque angle (0...359) selon la Figure 5b: S(1)/S(2) la lecture du détecteur 1 divisée par la lecture du détecteur 2 S(1)/S{3) la lecture du détecteur 1 divisée par la lecture du détecteur 3 S(2)/5(3) la lecture du détecteur 2 divisée

par la lecture du détecteur 3.

Les mêmes références que celles utilisées dans le procédé I pour la détermination de direction sont utilisées à l'exception du tableau ASTE: ASTE(j, k) Tableau selon la Figure 5b, les

rapports cl-dessus étant enre-

gistrés dans celui-cl pour cha-

que direction j. j = 0...359 et

k = 1...3.

L'algorithme est mis en oeuvre dans l'ordre suivant: O. Les valeurs de détecteur S(1)...S(3) sont lues et échelonnées.

1. Si le compas a été mis en marche à une étape pré-

dente et que l'approximation de direction APROK a une valeur, les valeurs de A et B sont mises à A = APROK-5 et B = APROK+5. Si A ou B n'est pas dans la plage 0...359, la variable qui a obtenu une valeur en dehors de ladite plage, prend une valeur O ou 359, en fonction de celle qui est la plus proche de la valeur calculée ci-dessus. La détermination de direction se poursuit au point 4. 2. Les deux lectures qui tombent proportionnellement les plus près de la valeur moyenne PUO(1)...PUO(3) des lectures des mêmes détecteurs, sont choisies à partir des lectures de détecteurs S(1)...S(3) pour le calcul du rapport. Le rapport des 'lectures de détecteur choisies est calculé dans le même ordre que celui dans lequel elles sont enregistrées dans le tableau ASTE(j, k). Ledit rapport est indiqué

par la lettre L. k prend une valeur correspondan-

te, valeur qui est indiquée par K ci-dessous.

3. Les valeurs ASTE (j,k) sont balayées à partir de la valeur ASTE (O, K) jusqu'à la valeur ASTE (359,K) avec des intervalles de 20' jusqu'à

ce que le signe de différence L-ASTE(j, K) s'in-

verse. La valeur de B est mise à j et A est mise égale à la valeur utilisée précédemment de j. Si la différence est égale a 0 avec l'une des valeurs

utilisees pour j, C prend la valeur 3.

4. Les valeurs ASTE(3, K) sont balayées avec des in-

tervalles de 1' dans la plage j = A...B, jusqu'a ce que la différence ASTE(j,K)-L atteigne son mi-, nimum. Apres que ce minimum ait été atteint, APROK

est mis à J et on passe au point 5. Si ledit mini-

mum n est pas atteint, le balayage des valeurs

ASTE(j, K) se poursuit au point 3.

5. M = 1...3 est choisi de manière que M ne soit pas égal à K. La valeur ASTE(APROK, M) est comparée à

un rapport correspondant calculé à partir des lec-

tures de détecteur. Si celles-ci sont suffisamment proches l'une de l'autre, SUUNTA = APROK-KOR (APROK) est calculé et une nouvelle détermination de direction débute à partir du point 0. Si les rapports ne sont pas suffisamment proches les uns des autres,,le balayage du tableau ASTE(j, K) se

poursuit au point 3.

Bien que l'invention ait été décrite ci-

dessus en se référant à un agencement dans lequel les moyens de détection primaire sont formés par un compas

magnétique, l'invention n'est pas limitée à une utili-

sation avec des compas, mais elle peut être modifiée

dans le cadre des revendications. Ainsi, il est pos-

sible selon l'invention, de mesurer par exemple la di-

rection du vent si un indicateur de matériau non ma-

gnétique et comportant un aimant, est utilisé à la place de l'aiguille magnétique d'un compas, permettant

ainsi à-l'indicateur de tourner avec le vent.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif destiné à la détermination de direction, comprenant un indicateur rotatif ayant des

propriétés magnétiques, caractérisé en ce qu'il com-

porte deux ou plus de deux détecteurs (2) fixés sur un bâti, le fonctionnement de ceux-ci étant basé sur la dépendance de la résistance du matériau magnétique en fonction d'un champ magnétique qui lui est appliqué, lesdits détecteurs étant connectés à un processeur de traitement de signal (3) par l'intermédiaire d' un

convertisseur analogique-numérique (6).

2. Dispositif selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que lesdits détecteurs (2) sont cons-

titués par un pont formé par des éléments magnéto-

résistifs.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que deux détecteurs sont prévus et en ce que la différence de phase entre ceux-ci est de *

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que trois détecteurs sont prévus et en ce que la différence de phase entre ceux-ci est de '

5. Dispositif selon la revendication 1, ca-

ractérisé en ce que l'indicateur rotatif est une ai-

guille magnétique (la).

6. Procédé de détermination de direction utilisant le dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux obtenus à partir desdits détecteurs sont convertis sous forme numérique au moyen du convertisseur analogique-numérique (6), les lectures de détecteurs obtenues à partir du convertisseur analogique-numérique sont échelonnées,

les lectures de détecteurs échelonnées sont direc-

tement comparées à des valeurs de référence corres-

pondant à des directions différentes pour obtenir une approximation de direction préliminaire ou le rapport des lectures de détecteur sélectionnées est comparé à -des rapports enregistrés, permettant ainsi de déter-

miner la direction définitive en additionnant l'ap-

proximation de direction préliminaire à une valeur (E) de déviation et de déflection tabulée correspondant à la direction en question, ladite valeur de déviation et de déflection étant produite dans les- conditions de fonctionnement réelles du dispositif et enregistrées

dans une mémoire non volatile.

7. Procédé selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que les constantes utilisées dans l'opé-

ration d'&échelonnage sont calculées en faisant tourner lesdits moyens dans un mode de test spécial et en comparant le minimum et le maximum des valeurs de signaux obtenues aux valeurs minimum et maximum désirées.