Brevet FR2001602A1 — publié le 19690926

l'invention a pour objet un amplificateur de service, et plus particulièremeiit, un amplificateur destiné à accomplir des fonctions différentes, variant indépendamment, à des fréquences différentes. les circuits connus jusqu'à présent pour la réalisation de plusieurs fonctions, nécessitent l'emploi de plusieurs amplificateurs, et ils présentent l'inconvénient que le réglage de l'une des fonctions affecte les autres fonctions. Les circuits de ce type imposent 11 emploi d'un jeu de condensateurs, ce qui implique un réglage en plusieurs étapes, et des valeurs irrégulières de la variable contr81ée, chaque fois qu'un condensateur est remplacé par un autre. En outre, il est difficile et cofteux de parvenir à faire varier la gamme dans laquelle le circuit est réglable. L'invention a pour objet un circuit amplificateur de service, destiné à réaliser plusieurs fonctions ; il comprend un détecteur, fournissant un signal qui correspond à une variable d'un procédé régulé, et une source, qui émet un signal correspondant à une valeur prédéterminée de la variable. Ce dernier signal est envoyé, par l'ifr termédiaire d'un circuit résistant à des moyens de sommation, tandis que le premier signal est envoyé à ce même moyen à travers une résistance et un condensateur, et ces signaux sont additionnés. Le signal résultant est fourni à un amplificateur auquel est branché, à la façon d'un circuit de régulation en retour, un autre circuit, composé d'une résistance et d'un condensateur.Chacun des circuits résistance-condensateur est isolé de l'autre pour une fréquence particulière de fonctionnement, si bien que, pour une fréquence donnée, l'une seulement des fonctions est réalisée. Un des buts de l'invention est de parvenir à un circuit d'amplification destiné à réaliser plusieurs fonctions, à des fréquences différentes de fonctionnement. Un autre but de l'invention est d'apporter un circuit du type défini ci-dessus, et comprenant des moyens pour faire varier une fonction à une fréquence particulière de fonctionnement, sans que soient affectées les autres fonctions, à des fréquences différentes. Dsautres buts de l'invention consistent à parvenir, avec un circuit du type en question, à modifier les fonctions par changement de la résistance du circuit, à mettre en oeuvre plusieurs résistances, chacune étant isolées des autres pour un fréquence particulière de fonctionnement, et à disposer d'une pluralité de fonctions dans une large bande de fréquence. les caractéristiques de l'invention ainsi que ses avantages seront mis en évidence au cours de la description qui suit, donnée uniquement à titre dtexemple, d'un mode de réalisation particulier. Il est entendu que cet exemple ne constitue pas une limitation de l'étendue de l'invention0 On se référera au dessin annexé dans lequel La figure 1- est un schéma d'un circuit amplificateur réalisé conformément à la technique antérieure La figure 2 est un schéma montrant un circuit amplificateur conforme à l'invention La figure 3 est un graphique montrant le comportement, en fonction de la fréquence, du circuit amplificateur de la figure 2. On décrira d'abord, pour mieux faire comprendre l'invention, l'amplificateur réalisé conformément à la technique antérieure, et représentée sur la figure 1. Un détecteur 12 contrôle le déroulement d'un procédé et fournit, par l'intermédiaire d'un conducteur 14 et d'un autre conducteur 16, relié à la masse, un signal qui correspond à la valeur réelle d'une variable du procédé mis sous surveillance. Cette variable peut être, à titre d'exemple, le débit d'une huile que traverse une vanne asservie 50. Le détecteur 12 est relié par le conducteur 14, la résistance 17 et le conducteur 19, à un moyen de sommation 18. Une source de signaux 20 fournit, grâce à un conducteur 22 et à un autre conducteur 24, relié à la masse, un signal qui correspond à une valeur prédéterminée de la variable du procédé. Ce signal a une polarité opposée à celle du signal fourni par le détecteur. La source 20 est reliée au moyen de sommation 18, par le conducteur 22, la résistance 26 et le conducteur 27. le moyen de sommation 18 additionne les signaux venant du détecteur 12 et de la source 20, et fournit à un conducteur 28 un signal qui correspond à la différence des deux signaux d'entrée. Le dispositif 18 est réuni, par l'intermédiaire d'un conducteur 28, à un amplificateur inversé 30, à circuit ouvert, à gain élevé, c'està-dire à un amplificateur ayant une sortie dont la polarité est opposée à celle de son entrée. L'amplificateur 30 amplifie le signal résultant venant du moyen de sommation 18, et envoie, grâce à un conducteur 32 et à un autre conducteur 34, relié à la masse, un signal qui détermine la position d'ouverture de la vanne 50. le signal de commande venant de l'amplificateur 30 est envoyé, par l'intermédiaire d'un conducteur 32, à un moyen de sommation 52. Un signal d'information, indiquant la position réelle de la vanne 50, est fournit en retour par l'intermédiaire d'un conducteur 53, au moyen de sommation 52. Celui-ci additionne les signaux venant de l'amplificateur 30 et de la vanne 50, et fournit un signal différentiel à la vanne 50 par l'intermédiaire d'un conducteur 55. le débit de l'huile qui traverse la vanne 50 est proportionnel au signal différentiel venant du moyen de sommation 52. En d'autres termes, la vitesse de déplacement de la tige de la vanne est propc- tionnelle au signal différentiel venant du moyen de sommation 52 quand ce signal différentiel est nul, la tige de la vanne est immobile. Â mesure que la position d'ouverture de la vanne 50 change, le signal, envoyé par le détecteur 12, varie jusqu'à ce que le signal différentiel fourni par le moyen de sommation 18 soit nul. Quand ceci se produit, l'ensemble est en équilibre jusqu'à ce qu'unie for ce extérieure le perturbe. Â cet égard, on doit noter que les signaux fournis par les moyens de sommation 18 et 52 tendent toujours vers zéro. Si le signal venant de la source 20 s'élève, la valeur du signal venant du détecteur 12 doit s'élever aussi, pour que le moyen de sommation 18 se trouve en condition d'équilibre. De même, si le signal de sortie de l'amplificateur 30 s'élève, le signal d'information, en retour, venant de la vanne 50, doit s'élever pour que le moyen de sommation 52 soit mis en condition d'équilibre. Il ressort de l'examen de la figure 1 que, lorsque le signal venant du détecteur 12 est constant, un condensateur 48 se charge /la sous une tension égale à la chute de tension aux bornes de/résistance 17, et aucun courant ne passe dans la résistance 50. Le courant qui circule dans le circuit, est alors celui qui traverse la résistance 17. D'autre part, si le signal venant da détecteur 12 s'élève fortement, un courant traverse la résistance 50 et le condensateur 48, pour atteindre le dispositif de sommation 18, de facon que le signal venant du détecteur 12 Prenne Dlus d'imortance. /venant dans le dispositif de sommation 18, que le signal/de la source 20. Si l'on suppose que le signal venant de cette dernière à une valeur proche de la limite supérieure de la gamme de la variable à contrôler, et que le signal venant du détecteur 12 s'élève en se rapprochant de cette limite, il s'établira, au dispositif de sommation 18, un état d'équilibre apparent avant qu'un état d'quilibre réel soit atteint à la vanne 50. Cet équilibre apparent peut se tr duire par une fermeture de la vanne 50 ou par une diminution du débit de l'huile à travers cette dernière. Ainsi, sion n'utilise aucun moyen de contrôle, la variable pourrait s'accroltre à la même vitesse initiale, quand elle dépasse la valeur désirée, et il en résulterait une oscillation par excès du réglage.On notéra à ce propos que l'effet qui vient d'être mentionné est proportionnel à la vitesse de modification du signal du procédé ; il est connu sous le nom d'action dérivée. Son rôle principal dans le circuit, est de prévenir les oscillations par excès. le gain d'un circuit amplificateur tel que celui de la figure 1 peut Btre défini comme l'accroissement de la tension à la sortie (par le conducteur 32) par volt à l'entrée (par le conducteur 28). Dans le circuit que l'on décrit, le réglage du gain se fait à l'aide d'un potentiomètre 36, composé d'une résistance 38 et d'un curseur 40. Ce potentiomètre 36 est branché en parallèle entre l'entrée et la sortie de l'amplificateur 30. le potentiomètre 36 joue le rale d'un diviseur de tension, si bien que, quand on rapproche le curseur 40 de l'extrémité mise à la masse, le gain réel (en circuit fermé) de l'amplificateur 30 s'élève. A l'action dérivée déterminée par la partie du circuit comprend nant la résistance 50 et le condensateur 48, est associée une autre caractéristique, celle dite d'action intégrale, déterminée par un condensateur 44 et une résistance 42. L'action intégrale compense le décalage entre le signal venant du détecteur 12 et le signal venant de la source 20, décalage qui se produit quand il s'agit d'une action proportionnelle comme celle du circuit que l'on décrit. Avec un mode d'action proportionnelle, la position d'ouverture de la vanne 50 est proportionnelle au signal différentiel fourni par le moyen de sommation 18, et il existe un décalage entre le signal arrivant par le conducteur 55, et indiquant la position de la vanne, et le signal prédéterminé arrivant par le conducteur 22. Ce décala- ge est nécessaire pour que la vanne 50 s'ouvre, et que de l'huile soit transmma. Si le condensateur 44 était supprimé du circuit, le potentiomètre 36 serait réuni au moyen de sommation 18 par l'tinter médiaire de la résistance 42. Le courant traverserait celle-ci, pour parvenir au moyen de sommation 18, de façon à déranger l'équilibre entre le signal venant du détecteur 12 et le signal venant de la source 20, et à produire l'effet noté plus haut.Toutefois, comme le condensateur 44 est branché en série avec la résistance 42, le courant venant du potentiomètre 36 traverse le condensateur 44 qui se charge à une valeur qui, autrement, serait le décalage. Ceci se traduit par une adaptation exacte du signal prédéterminée de la ainsi source 20, au signal du détecteur 12. Quand ces signaux sont/équilibrés, le signal de sortie du moyen de sommation 18 est nul, et la charge du condensateur 44 constante. L'ensemble est stable et reste stable tant qu'il n'est pas modifié par une force extérieure. On notera que, pour que le circuit décrit soit utilisable, des valeurs différentes doivent être choisies à l'aide d'interrupteurs, pour parvenir à la stabilité recherchée. Ceci est réalisé par un réglage en plusieurs étapes, et provoque des modifications de la variable contrôlée, chaque fois qu'un nouveau condensateur est choisi. Le circuit de l'invention que l'on décrira maintenant en se repportant à la figure 2, à la même action dérivée et la même action intégrale que le circuit précédent, mais il possède ces avantages, grâce à des résistances variables qui sont moins coûteuses et qui sont plus faciles à mettre en service.- En outre, on bénéficie d'un réglage régulier et continu des paramètres qui déterminent la stabilité. Pour plus de clarté, on a donné aux éléments de la figure 2, semblables à ceux de la figure 1, .les mêmes références numériques avec l'indice prime. La source 20' est réunie au moyen de sommation 18' par l'inti médiaire d'un conducteur 22', d'un résistance 26', et d'un conducteur 27'. Le détecteur 12' est réuni au moyen de sommation 18' par l'intermédiaire d'un conducteur 14', d'une résistance 37, d'un conducteur 39 et d'un conducteur 29', qui relie le conducteur 39 à un point 45. Un conducteur 33 réunit un conducteur 14' à un point 35, et parvient à la plaque d'entrée d'un condensateur 31O Celui-ci a sa plaque de sortie reliée au moyen de sommation 18', par un conducteur 41, un interrupteur 43 normalement fermé, un conducteur 47, une résistance 49, et un conducteur 51 qui aboutit, au point 45, à un conducteur 29' conduisant au moyen de sommation 18'. Un potentiomètre 60 a une résistance 62, réunie, à une extrémité, à la masse, par l'intermédiaire d'une résistance 66, et bran- chée, à l'autre extrémité, à un conducteur 41, par l'intermédiaire d'un conducteur 68 qui rencontre le conducteur 41 en un point 61. Le curseur 64 du potentiomètre 60 est branché entre un point tinter médiaire de la résistance 62 et une résistance 66. Le condensateur 31 est le condensateur qui détermine l'action dérivée ; il correspond, dans cet exemple, au condensateur 48 de la figure 1. Le curseur 64 du potentiomètre 60 est fixé, par des moyens mécaniques appropriés 67, à un interrupteur 43 qui est ouvert quand le curseur 64 est en fin de course et qui se trouve, alors, en posid'action tion/dérivée mise hors service Cette disposition est analogue à celle de la partie du circuit de la figure 1 où la résistance 26 est en parallèle avec la résistance 17 et le condensateur 44, montés en série. Toutefois, dans le circuit de l'invention, l'effet du condensateur 31 est modifié par la résistance, par rapport à la masse d'une partie de la résistance 62 et de la résistance 66. Quand cette résistance est élevée, le circuit se comporte comme celui de la figure 1.Quand cette résistance est faible, l'effet est le même que si la valeur de la résistance 31 avait été réduite, autrement dit, l'action dérivée est diminuée. Un potentiomètre 70 a une résistance i2 banchée à une extrémité à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 74, et bran -chée à l'autre extrémité au moyen de sommation 18, par l'intermédiaire d'un conducteur 76, d'une résistance 78, et d'un conducteur 80, qui rencontre au point 45 le conducteur 29t aboutissant au moyen de sommation 18'. Le curseur 71 du potentiomètre est branché entre un point intermédiaire de la résistance 72 et la résistance 74. Un conducteur 82 part d'un point 84 du conducteur 76, et rencontre en un point 88 un conducteur 86 et un conducteur 98. le conducteur 86 aboutit à la plaque d'entrée d'un condensateur 90. La plaque de sortie de ce dernier est reliée au curseur 40' d'un potentiomètre 36', par l'intermédiaire d'un conducteur 92, qui rencontre, en un point 94, un conducteur 96 aboutissant à ce curseur 40'. Le conducteur 98 conduit à un interrupteur 110, normalement ouvert, qui est relié au conducteur 96 conduisant au curseur 40', par l'intermédiaire d'un conducteur 112, d'une résistance 114 et d'un conducteur 116, qui rencontre le conducteur 96 au point 94. La résistance 38' du potentiomètre 36', est mise à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 118. Un condensateur 130 est branché, par rapport à un amplificateur 30', à la façon d'un moyen de régulation en retour. Autrement dit, une plaque du condensateur 130 est raccordée à l'entrée 28' d'un amplificateur 30', et l'autre plaque est raccordée à la sortie 32'. Le condensateur 130 agit comme un filtre, et laisse passer les fréquences qui sont sans importance pour l'accomplis sement de la régulation. le condensateur 90 est le condensateur d'action intégrale, et il correspond, dans cet exemple, au condensateur 44 de la figure 1. Le curseur 71 du potentiomètre 70 est fixé, par des moyens mécaniques appropriés 73, à l'interrupteur 110 qui est fermé quand le curseur 71 atteint l'extrémité de sa course, et qui est, alors, en position d'action intégrale mise hors service. La résistance, par rapport à la masse constituée par la résistance 72 du potentiomètre 70 et la résistance 74, mises en série, modifie la constante de temps du circuit, de façon à produire le même effet que la réduction de la valeur du condensateur 90 et, par conséquent, un effet de régulation en retour moindre, qui accroSt l'effet d'action inté grale. Le graphisme de la figure 3 représente la réponse en fonction de la fréquence, de l'amplificateur 30' réalisé conformément au circuit de l'invention, représenté par la figure 2. L'intervalle 0 à T4 est déterminé par le condensateur 130, et le rapport de T2 à T3 est déterminé par le rapport de la résistance 49 à la résistance 37. les valeurs typiques de ce rapport peuvent. s'étendre de 2 à 10 ou plus. Des réglages indépendants sont prévus pour T1, T2 et pour le gain G de l'amplificateur 30'. les valeurs du condensateur 90, de la résistance 72 et de la résistance 74 déterminent T1. L'interrupteur 110 rend le rapport 1/T1 nul quand la résistance 72 est branchée par son extrémité qui correspond à la valeur la plus élevée de sa gamme de réglage, moment auquel l'interrupteur 110 est fermé. les valeurs des résistances 38' et 72 fixent le gain G de l'amplificateur 30'. les valeurs du condensateur 31, de la résistance 62, et de la résistance 66, déterminent T2. . L'interrupteur 43 rend T2 nul quand le curseur 64 se trouve à l'extrémité inférieure de sa course, moment où l'interrupteur 43 est ouvert. Le condensateur 130 et les résistances combinées 49, 26, 51 et 37 déterminent T4. Le gain de l'amplificateur 30' dépend de la position du potentiomètre 36', et, dans une faible mesure, du réglage du potentiomètre 70. En résumé, on peut voir, d'après les figures 2 et 3 et la des- cription qui précède, que, pour une fréquence particulière de fono tionnement, déterminée par le condensateur 90, la résistance 72 du potentiomètre 70 et la résistance 74, l'amplificateur 30' fournit un signal de sortie qui correspond au mode de régulation à action intégrale ducircuit de la figure 2. Cette fonction peut être modifiée par le réglage de la position du curseur 71 du potentiomètre 'i jusqu a ce que l'interrupteur 110 se ferme, moment où le circuit se trouve en état de fonctionnement avec l'action intégrale mise hors service. De même, pour une autre fréquence de fonctionnement, déterminée par le condensateur 31, la résistance 62 du potentiomètre 60, et la résistance 66, l'amplificateur 50' fournit un signal de sortie qui correspond à l'action dérivée du circuit. Cette fonction peut être modifiée par réglage de la position du curseur 64 du potentiomètre 60, jusqu'à ce que l'interrupteur 43 s'ouvre, moment où le circuit est en état de fonctionnement avec l'action dérivée mise hors circuit. On peut constater que le circuit de l'invention permet d'obtenir, au moyen d'un unique réseau comprenant un amplificateur de service, un signal de sortie recueilli par le conducteur 32', qui est une combinaison réglable de l'intégrale du signal d'entrée arrivant par le conducteur 28t multipliée par une constante, du signal d'entrée multiplié par une constante, de la vitesse de variation du signal d'entrée multipliée par une constante, une réduo tion du gain de l'amplificateur 30' à des fréquences de fonction nement supérieures à la bande intéressante. En outre, chacune des fonctions mentionnées s'effectue à des fréquences différentes, et peut être modifiée sans que les autres fonctions soient affectées. Bien que l2on ait représenté et décrit une seule réalisation de l'invention, il apparattra évident à lthomme de l'art que différentes variantes peuvent être apportées à la forme et à la disposition relative des éléments, sans que l'on sorte pour autant du cadre etvde l'esprit de l'invention. Revendications 1) Circuit de régulation d'un procédé, comprenant un détecteur fournissant des signaux qui correspondent à la valeur réelle d'une variable d'un procédé à réguler, des moyens fournissant un signal aui correspond à une valeur prédéterminée de la variable et du signal contrôlée, un moyen de sommation de ce dernier signal/venant du détecteur, et ournissant un signal qui correspond à la différence de ces derniers, des moyens de réglage du gain, permettant de modifier le gain du signal différentiel, ce circuit étant caractérisé par un premier circuit comprenant une résistance règlable reliée au détecteur, sensible aux signaux venant de celui-ci, et capable de donner au réseau principal une action dérivée variable prédéter- minée, un second circuit comprenant une résistance réglable, réunie aux moyens de variation du gain, sensible aux signaux à gain réglé, et capable de donner au réseau principal une action intégrale variable prédéterminée. 2) Circuit de régulation selon la revendication 1, dans lequel le premier circuit comprend un condensateur, relié au détecteur et à la résistance réglable, et coopérant avec celle-ci pour donner une forte action dérivée prédéterminée, quand la résistance est réglée à une valeur limite et pour donner une faible action dérivée prédéterminée, quand la résistance est réglée à une autre valeur limite, un interrupteur normalement fermé étant associé à la résistance variable et au condensateur, et étant asservi à ladite résistance de manière à être ouvert quand celle-ci est réglée à sa seconde valeur limite. 3) Circuit de régulation selon la revendication 1, dans lequel le second circuit comprend un condensateur réuni aux moyens à gain variable et à la résistance réglable, et coopérant avec lesdits moyens pour donner une forte action intégrale prédéterminée quand la résistance est réglée à une valeur limite, et pour donner une faible action intégrale quand la résistance est réglée à une autre valeur limite, un interrupteur normalement ouvert étant assoeié à la résistance réglable et au condensateur, et étant placé sous la dépendance de la résistance, de manière à etre fermé quand celleci est réglée à sa seconde valeur limite. 4) Circuit de régulation selon la revendication 1, dans lequel les moyens à gain variable servant à faire varier le gain du signal différentiel comprennentun amplificateur inversé, un filtre branché à la façon d'un moyen de rétroaction par rapport à cet amplificateur, afin de bloquer les signaux dans une bande de fréquence prédéterminée, une résistance réglable réunie à l'amplificateu;, et pouvant être ajustée entre une valeur limite et une autre valeur limite, le gain du signal différentiel étant accru quand les moyens à gain réglable sont placés dans une position plus proche d'une va leur limite que de l'autre. 5) Circuit de régulation selon la revendication 1, comprenant des moyens de régulation d'un procédé, des moyens de sommation reliés aux moyens précédents, réunis aux moyens à gain variable et sensibles aux signaux de sortie de ces derniers, pour donner un signal. de régulation du procédé, des moyens de régulation étant reliés aux moyens de sommation et étant sensibles au signal de régulation afin de gouverner le déroulement dù procédé. 6) Circuit de régulation selon la revendication 1, dans lequel la résistance réglable du premier circuit comprend une résistance variable réunie au détecteur, et une résistance fixe qui raccorde à la masse la résistance variable. 7) Réseau de régulation selon la revendication 2, dans lequel la résistance variable du premier circuit comprend une résistance ajustable, réunie aux moyens à gain variable, et une résistance fixe qui raccorde à la masse la résistance réglable. 8) Circuit de régulation d'un procédé comprenant des moyens destinés à fournir un signal qui correspond à la valeur réelle dXune variable d'un procédé à réguler, des moyens fournissant un signal qui correspond à une valeur prédéterminée de la variable du procédé, des moyens de sommation réunis aux moyens à signal prédéterminé, un premier circuit comprenant un condensateur et une résistance varia ble, réunissant au moyen de sommation les moyens qui fournissent un signal représentant la valeur réelle de la variable, ce premier circuit ayant une action dérivée prédéterminée, les moyens de sommation étant sensibles au signal représentant la valeur réelle de la variable et au signal correspondant à une valeur prédéterminée, afin de fournir un signal qui correspond à la différence de ces signaux, des moyens à gain variable réunis au moyen de sommation pour faire varier le gain du signal différentiel, des moyens de rétroaction, comprenant un condensateur et une résistance variable, étant branchés entre la sortie des moyens à gain variable et l'en- trée de ces derniers, et ayant une action intégrale prédéterminée.