Brevet FR2001661A1 — publié le 19690926

î 2001661 la présente invention est relative aux contrôleurs de processus. L'invention concerne un contrôleur de processus pour la commande d'un élément ou d'un organe en fonction des valeurs 5 d'un premier et d'un second signal d'entrée, ce contrôleur comprenant : un amplificateur de commande présentant une entrée et une sortie, la sortie étant destinée à être couplée au dit élément utilisateur ; un amplificateur différentiel recevant à la fois lés dits premier et second signaux d'entrée ; un premier 10 amplificateur de signal ne recevant que le dit premier signal d'entrée ; un couplage entre la sortie du premier amplificateur de signal et l'entrée du dit amplificateur de commande, ce couplage présentant une impédance telle que seules les variations rapides.dans le signal d'entrée soient opérantes à l'entrée de 15 1*amplificateur de commande ; un second couplage entre la sortie de l'amplificateur différentiel et l'entrée de l'amplificateur de commande en vue d'appliquer à ce dernier un signal indicateur de toute différence entre les valeurs des premier et second signaux d'entrée î une ou plusieurs bornes pour le rac-20 cordement à une source de potentiel de référence ; et des connexions reliant la dite "borne, ou les dites "bornes, à l'amplificateur différentiel et à l'entrée de l'amplificateur de commande de manière à permettre,en fonctionnement, aux dits premier et second signaux d'être de même polarité et d'avoir des ira-25 leurs susceptibles de varier autour de la valeur du potentiel de référence. Dans une installation de contrôle d'un processus, le premier signal d'entrée sera un signal de la variable du processus représentant, par exemple, une température ou un débit 30 susceptibles d'être mesurés par des dispositifs détecteurs appropriés. le second signal d'entrée peut être un signal de la valeur d^feonsigne délivré par un générateur de signal à réglage manuel» ou par un calculateur, ou encore par un montage en cascade à partir d'un autre contrôleur de processus, l'élément 35 ou l'organe commandé peut être, par exemple, une vanne commandant le débit du combustible alimentant un four dont la température doit être contrôlée ou le débit d'un fluide dans une canalisation, ce débit étant alors la variable à contrôler. Comme on le sait, la fonction d'un contrôleur de pro-.40 cessus est de comparer la valeur de la variable de ce procès- 69 02952 2 2001661 sus avec"une valeur de consigne et d'agir sur l'élément ou l'organe de commande concerné de manière telle que cette variable du processus soit maintenue de façon optimale à cette valeur de consigne. 5 le contrôleur comprend, de préférence : une première jonction de sommation reliée à la sortie du dit amplificateur différentiel ; une impédance reliant cette première jonction de sommation à une seconde jonction de sommation connectée à l'entrée de l'amplificateur de commande, la première des jonctions 10 de sommation mentionnées reliant la sortie du premier amplificateur de signal à la seconde jonction de sommation ; et un circuit de réaction couplant la sortie de l'amplificateur de commande à la seconde jonction de sommation, l'agencement étant tel-que le signal d'entrée en provenance de l'amplificateur diffé-15 rentiel qui est appliqué à l'amplificateur de commande ne peut varier que progressivement même en réponse à des variations rapides des premier et second signaux d'entrée, de telle sorte qu' une variation relativement rapide du premier signal d'entrée sera appliquée, par l'intermédiaire du premier amplificateur de 20 signal et de l'amplificateur différentiel, à la seconde jonction de sommation pour provoquer un déséquilibrage, d'abord rapide et ensuite plus progressif, de la dite jonction de sommation et,par suite, une allure similaire du signal de sortie du dit amplificateur de commande, tandis qu'une variation rapide du second si-25 gnal d'entrée sera appliquée à la seconde jonction de sommation seule par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel, de telle sorte que la seconde jonction de sommation ne soit déséquilibrée que graduellement et que, par conséquent, le signal de sortie du dit amplificateur de commande ne varie similairement 30 que graduellement. l'invention présente également des caractéristiques de protection de l'amplificateur de commande contre la saturation et par conséquent contre l'apparition de ce que l'on appelle le "reset windup", ainsi qu'il sera expliqué plus loin, ainsi que 35 des caractéristiques de limitation de l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur de commande. En vue de permettre une meilleure compréhension de l'invention, on décrira maintenant un mode de" réalisation du. contrôleur ci-dessus à titre d'exemple uniquement et avec référence 4.0 aux dessins annexés, dans lesquels : 69 02952 3 2001661 Figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré d'un contrôleur électronique de processus suivant l'invention, comprenant en -outre un circuit limi-teur facultatif représenté au-dessous de la ligne en trait in-5 terrompu ; figure 2 montre avec plus de détails une partie du contrôleur de la figure 1 ; figures 3a à 3e, 4a et 4b représentent des -diagrammes de signaux relatifs au contrôleur de la figure 1. 10 La figure 1 représente un contrôleur électronique de processus, indiqué de manière générale par la référence 10, comportant une paire de bornes d'entrée 12 et 14 qui sont reliées respectivement, par l'intermédiaire des résistances d'entrée 16 et 18, aux bornes d'entrée 20 et 22 d'un amplificateur sommateur 15 différentiel 24* La borne 22 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance de polarisation 26 à une borne 27 qui, en fonctionnement, est connectée à une source de potentiel de référence. La borne de sortie 28 de l'amplificateur sommateur différentiel 24 est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance de réaction 30, 20 à la borne d'entrée 20 de cet amplificateur, ainsi que, par l'intermédiaire d'une résistance 32 à une première jonction de sommation 34 et à une première borne d'un appareil de mesure d'écart 36 dont une seconde borne est connectée à la borne 27. La première jonction de sommation 34 est reliée, par l'intermédiaire 25 d'une résistance de polarisation-38, à la borne 27 et, par l'intermédiaire d'une résistance de réenclenchement réglable 40, à une seconde jonction de.sommation 42 connectée à l'entrée d'un amplificateur de commande 52. La borne d'entrée 12 reçoit un premier signal d'entrée 30 représentatif de la variable du processus en provenance d'un capteur qui détecte la valeur de cette variable. Ce signal peut varier à l'intérieur de toute gamme donnée mais, en pratique, il est préférable qu'il varie entre 1 et 5 volts. Un second signal d'entrée, qui est représentatif de la valeur de consigne, est re-35 çu par la borne d'entrée 14 et est destiné à déterminer le niveau auquel la variable du processus doit être maintenue par le contrôleur. Le signal de la valeur de consigne peut être obtenu par tout moyen approprié, tel qu'un potentiomètre. De préférence, le signal de la valeur de consigne varie également entre 1 et 5 40 volts» 69 02952 2001661 Le signal de la variable du processus et le signal de la valeur déconsigne sont appliqués respectivement, par l'intermédiaire des résistances d'entrée 16 et 18* aux bornes d'entrée 20 et 22 de l'amplificateur sommateur différentiel. Lorsque les 5 signaux représentatifs de la variable du processus et de la valeur de consigne sont égaux, la tension à la sortie de l'amplificateur différentiel 24 est égale au potentiel de référence se présentant sur la borne 27, lequel est, de préférence, de 3 volts. Cette valeur, a été choisie du fait qu'elle procure un point cen-10 tral commode pour une échelle totale de 1 à 5 volts -à la sortie de l'amplificateur 24. Ainsi, la déviation maximale pour un réglage à mi-échelle sera de 2 volts « Dans le. cas où. la sortie de l'amplificateur est mise en mémoire dans un condensateur,comme cela peut se faire dans les dispositifs calculateurs, la tension 15 ainsi mise en mémoire n'excédera jamais 2 volts, de-telle sorte que la dérive du condensateur de mémoire sera réduite à un minimum. _ . . Lorsque les signaux représentatifs de la. variable du processus -et .de^la, v^ei^rv d^^c,Qns^^^cejsf.p.i;»f 'f très: égaux, par 20 exemple lorsque . la var ial^je-, du? prpce s^UBj. gg^ît -t ; a&plif icat'eur sommateur, différentiel. 24-. ejpgef^^^fj^igg#!;.:aôrtie:.qui est appliqué^à la- première qtt'à la secpnde. jonction-de ,fsompiat.i^pi'ig^e^tné&iaire de la résis-. ,tance de réenclenchement«4j05sL#^s|.^n#l çg?«iisaaB$ de:1a:: variable 25 du processus.,,est égalegten^;ag>j>Jiqjfté-à-unvgmplifiëat^Bï '44 à un seul étage du premier piptflgpjg.-ésen$atâ£ de la variable du processus. La sorti§tdevl:'§piplif£cs|£&r;,44 est couplée à l'entrée de l'amplificateur de..commandei§2rpar;:l'intermédiaire d'un condensateur 46,,.d'une .borne^de^à&QctionjJS, d'une connexion 30 50 et d'.une seconde jonction $e:sommatian^é?. Du fa.it.de cette disposition, les. variatiQnsi:rflaJ;ivem§.rit lapides, du. aignal.de la variable du .processus serpnt::apgliquées direôtenjent, par. l'intermédiaire du condensateur 46, -.à la .seconde jonction-,-d.e. sommation 42, alors que les variations lentes ne le seront pàs0 1 ; 35 L'amplificateur-de commande 52 est ._.un,.ampii£i.eateur;cà haut gain à forte impédance présentant una.;bor-ne ide^sortie 54 qui est couplée par un circuit de réaction., ;qu:b--sera,^brièvement dé-crit, à la jonction de sommation 42-.. .Cet amplifi.cate.ur 5'2 est donc ainsi connecté selon un .montage, .amplificateur. fvQjaLCtipnnel. Les 40 amplificateurs propres à remplir la fonction de .-.l'.a'mplificateur 69 029S2 5 2001661 52 sont bien connus et un exemple de ceux-ci est décrit en détail dans le "brevet des Etats-Unis d'Amérique n& 3.081.425 <> la "borne de sortie 54 de l'amplificateur de commande 52 est également connectée à un élément ou organe commandé représenté sché-5 matiquement en 56, lequel peut être, par exemple, une électrovanne agissant sur la variable du processus» le eircuit de réaction de l'amplificateur 52 comprend un potentiomètre réglable à plage proportionnelle 58 dont une extrémité est reliée à la borne de sortie 54 tandis que l'autre 10 extrémité est connectée, par l'intermédiaire d'une borne de jonction 60, à un point de potentiel fixe tel que la terre.Des résistances de division de tension 62 et 64 sont connectées en série entre la borne 60 et le curseur dû potentiomètre 58. le curseur, du potentiomètre 58 est également connecté, par l'inter-15 médiairé d'une résistance de réglage de charge 66, variable à l'une dés armatures d'un condensateur de réglage 68 dont l'autre armature est connectée à une borne 7© commune aux résis— tance» 62 "et 64 montées en série* Un condensateur de réenclen-eMêiié'ééfià'ieXia l'exirJmité de la résistance 66 et le cpndeiisa- 20" tèaë 6ffcà Ta fdnotio« 48,' eià complétant ainsi le cireuit de ré- "Àx • • na» '■ i'U '.irr.s, -;. . actrcB. Oidraqu'uBe >Miation ae manif este dans le signal de sor- tiV^é^ii&t*'dé l'àmpTificateup différentiel 24, le condensateur -72 Bir1ii^€cM^ëér*gué* progressivement par l'intermédiaire des ré' sfetalfcva'32 et 4Cf, de telle sorte que la variation à l'entrée 25^ de* iJ,^pïi^icateiûr de'commande 52 ne peut être que graduelle, ainair'qu'W' seeia expliqué plus loin* la" figuré" 2* montre'ies détails de l'amplificateur som- mateinrllfféréntiél 24* et dë* l'amplificateur à étage unique 44 de la"-viœï'abie' du processus, la borne d'entrée 12 est reliée à 30 uné-lbrû«-fcôiaaûe^74' d*fûh'dispositif de conuautation comprenant lé côaimâtàteuf bipolaire à deux directions 76. les armatures du coamu^àfeûr' jë sont nôrmaléaent en contact avec les contacts 78, de telle^ëorte que la borne 12 est reliée, par l'intermédiaire de la résistance d'entrée 16^ à la borne d'entrée 20 de l'ampli- 35" ficateur-sommateur différentiel 24. De manière similaire, la borné d^è'ntrle 14 est reliée "à une seconde borne commune 74 du commutateur bipolaire à deux directions 76, de telle sorte que cette borne 14 se trouve normalement reliée, par l'intermédiaire de la résistance d'entrée 18, à l'autre borne d'entrée 22 de 40 l'amplificateur, les autres bornes 80 du commutateur 76 sont 69 02952 6 20Ô1661 disposées en vue d'inverser les connexions relianfc-les bornes 12 et 14 aux bornes 20 et 22 lorsque la position de ce commu.ta-teur est changée» la borne d'entrée 20 est reliée & la.base d'un transistor 82 du type PMP, tandis que la borne d'entrée 22 est 5 reliée à la base d'un second transistor 84 du type ISE. ies transistors 82 et 84 ont leurs émetteurs reliés à une-snurcsei^, 10 La source de courant constant 86 - comprend^:ttn:~bPHm#s- tor à effet de champ 89 du type P ayant sa source5^onnsEsfeé^,jpar. l'intermédiaire d'une résistance 90, à la source 88^, œfc«sanxajïain connecté aux émetteurs des transistors 82 et 84» , seur de tension comprenant les résistances 91 etS22 est .Tsœniaisfeê 15 entre la source 88 et un point de potentiel fixe 3^: qas tteer— re. L'électrode de commande du transistor à ef f et/de»£^fflD5:iB9rcee4 connectée à la borne commune aux résistances 91 «ter32&.Bàaesilà source de courant constant 86, la résistance 90 es^j-aœa^diiaressai^ forte de manière à abaisser l'extrémité supérieKE»j.toà'lâ3;ca3ŒEbai 20 caractéristique tension-courant du transistor à effMi>àêïd=îsastgr . tandis que le réseau diviseur de tension 91» 92 extrémité inférieure de cette courbB. Cette dispo^1^iig.rË^t^ggB&8--voir une sortie de courant plus importante de l'unsde» par rapport à l'autre. 25 Le collecteur du transistor 82 est conffiesdrëSàào^;bor ne 93 qui "est connectée à son tour à un point de jiû&eîifciHl;-fixe tel que la terre. Le collecteur du transistor 84 ^est^conneeité^à la base d'un transistor 94 du type NPN et à 1 'anodè: Le cniTilëo±ear du transistor 94 est également connecté à la borne?de., acrtie 28 35 de l'amplificateur sommateur différentiel 24* L'amplificateur à étage unique 44 de laiwaasiâKIi&xâû;.. processus comprend un transistor 100 du type HPH 69 02952 7 2001661 1*intermédiaire d'une seconde et d'une troisième résistance de ; polarisation 104 et 105, à un point de potentiel fixe tel que la terre. „Un commutateur unipolaire à deux directionsl06, jumelé a-vec le commutateur 76, a sa borne 108, normalement en circuit, 3- connectée au collecteur du transistor 100 et sa borne 110, nor-f-rrr-ma-lernsnt hors circuit, connectée à l'émetteur de ce transistor . ,--f7paR^ 1-l-i g ter mé d ia ir e de la borne commune aux résistances 104 et ^5, J^es—bornes 108 et 110 sont donc alternativement les bornes de sortie de l'amplificateur 44 et les signaux de sortie appa-1-0,-gaAs.sant à,tcelles-ci sont respectivement complémentaires?c'est~ {^^3rreuque l'un est inversé et que l'autre ne l'est pas. Une ré--v. vde polarisation 111 est disposée entre le collecteur du „?t.raaalstor 100 et un point de potentiel fixe tel que la terre» -,--rfwf3jar ÊQ?-'brJLans sa position d'action inverse, ainsj/qu'il sera expliqué plus loin « ■25- ;3.ui î3T:.>Liamplificateur de commande 52 comprend un modulateur - -114.--Qon,Q6cté en série avec un amplificateur à courant alternatif ^116ag.:ui est,, à son tour, connecté en série avec un démodulateur . Vi>J.18.î3par,l.^i&"fcermédiaire d'un transformateur de liaison 5-20. La ^s.or.tie ;du- démodulateur 118 est connectée à la borne de sortie 54o 30 Les.;étages d'entrée du modulateur 114 et de l'amplificateur à - ;couraat- alternatif sont connectés à une même borne de référence . - 27ATLVétage_;rde sortie du démodulateur 118 est connecté à un point -SîxcT.v4e_-jç!ptççt.iel fixe tel que. la terre. L'élément ou l'organe comman-dé-r56, est montré,. dans.^cette figure 2, précédé.par. un amplifica-35 teur comprenant un transistor 122 du typeïïPN dont la base est neongeçt&e.T.-à.-.?:la borne de sortie 54 de l'amplificateur à haute im-^pédagpe.-7^g--du contrôleur. L'émetteur du transistor 122 est con-~ ^-nectéseiar.l1intermédiaire d'une résistance de polarisation 124, ; à un -point -de potentiel fixe, tel que la terre, et l'élément 56 4Q est-connecté en série entre une source d'énergie 128, telle que 6" 02952 8 2001661 la borne positive d'un dispositif d'alimentation de 24 volts, et le collecteur du transistor 122. le fonctionnement du contrôleur est le suivant. En se référant aux figures 1 et 2, et en supposant que les commu-5 tateurs sont dans les positions montrées, l'amplificateur 44 fonctionne comme un amplificateur inverseur, de même que l'amplificateur 24, en ce qui concerne le signal de la variable du processus. Si le générateur de la valeur de consigne est réglé de manière à ce que cette valeur se présente au milieu de l'é-10 chelle de réglage, un signal de la valeur de consigne ayant une valeur de 3 volts est appliqué à la borne de valeur de consigne 14» Si le signal de la variable du processus est également de 3 volts, le signal appliqué à la base du transistor 82 équilibre le signal appliqué à la base du transistor 84. la borne de ré-15 férence 27 applique également à la base du transistor 84 un signal dont la valeur est de 3 volts dans la présente réalisation» la résistance réglable 96 est alors ajustée jusqu'à ce que le signal appliqué au transistor 94 soit suffisant pour délivrer un potentiel de 3 volts à la borne de sortie 28. Cet ajustement 20 est l'équivalent d'un réglage de zéro. On remarquera que la borne de référence 27 pourrait être portée à un potentiel autre que 3 volts, soit 5 volts par exemple, ou que le potentiel zéro pourrait être pris comme valeur de référence. Dans le cas où. le potentiel de référence de 25 la borne 27 serait le potentiel zéro, le signal de la valeur de consigne et le signal de la variable du processus devraient varier entre une valeur négative etiane valeur positive pour que l'on obtienne un contrôle adéquat autour de la valeur de consigne» l'un des avantages du dispositif décrit consiste en ce que 30 les signaux de la variable du processus et de la valeur de consigne ont la même polarité, ce qui permet d'étendre le domaine des applications du contrôleur. C'est ainsi, par exemple, que le contrôleur peut être utilisé en combinaison avec un second contrôleur dans une installation de régulation en cascade sans 35 que l'on rencontre les difficultés qui s'élèvent lorsque l'on utilise des signaux d'entrée passant de l'état négatif à positif. Un autre avantage du présent dispositif consiste en ce qu'il ne nécessite pas une alimentation régulée fournissant à la fois des tensions positive et négative. 6<> 02952 9 2001661 En supposant que le processus subisse une altération conduisant le signal de la variable de ce processus à croître de 3 à 4 volts, le transistor 82 est alors rendu moins conducteur, de telle sorte que davantage de courant en provenance de la sour-, 5 ce de courant constant 86 s'écoule vers la borne 93 par l'intermédiaire du transistor 84o Cet accroissement du courant s'é-coulant à travers le transistor 84 a pour effet une augmentation de la conductivité du transistor 94 et, par suite, un abaissement du potentiel présent à la borne de sortie 28« le signal variant 3û dans le sens négatif à la borne de sortie 28 est appliqué, par l'intermédiaire de la résistance 32 et de la résistance de ré-enclenchement réglable 40, à la seconde jonction de sommation 42. Simultanément, l'accroissement du signal de la variable du processus est appliqué à la base du transistor 100, aug-15 mentant la conductivité ,de celui-ci et provoquant l'abaissement du potentiel présent à la sortie de l'amplificateur 44» Si cet abaissement est suffisamment rapide, il sera transmis à la jonction de sommation 42 par l'intermédiaire du condensateur d'entrée 46. 20 Les deux signaux variant dans le sens négatif en pro venance de l'amplificateur différentiel 24 et de l'amplificateur 44 de la variable du processus sont appliqués, à partir de la jonction de sommation 42, à l'entrée de l'amplificateur 52.Du fait que ce dernier est un amplificateur inverseur, son signal 25 de sortie à la borne 54 est d'une polarité opposée à celle du. signal appliqué à son entrée, c'est-à-dire que cette polarité évolue dans le sens positif. Ce signal évoluant dans le sens positif est appliqué à la base du transistor 122, rendant celui-ci plus conducteur et provoquant ainsi un accroissement de l'écou-30 lement du courant à travers l'élément 56. Ainsi, avec les commutateurs 76 et 106 disposés comme représenté, le circuit de la figure 2 est à action directe, c'est-à-dire que, lorsque le signal de la variable du processus croît, le signal appliqué à l'élément commandé croît également» 35 Lorsque l'on désire utiliser le contrôleur de proces sus dans son mode d'action inverse, les commutateurs 76 et 106 sont disposés dans les positions opposées à celles montrées sur la figure 2, d'où, il résulte un fonctionnement non inversé de l'amplificateur 44 et de l'amplificateur 24 en ce qui concerne 40 le signal de la variable du processus. En ce cas, un accroisse 69 02952 10 2001661 ment du signal de la variable du processus appliqué à la base du transistor 100 de l'amplificateur 44 de la variable du processus a pour effet de diminuer la conductivité de ce transistor, comme précédemment, mais cela a maintenant pour résultat qu'un signal 5 croissant dans le sens positif traverse le conducteur d'entrée 46 et est appliqué à la seconde jonction de sommation 42, ainsi qu'on pourra le constater» le signal croissant de la variable du processus est également appliqué à la base du transistor 84» au lieu de l'être à celle du transistor 100, se présentant dans 10 l'amplificateur sommateur différentiel 44, ce qui provoque une diminution du courant s'écoulant à travers le circuit dans lequel le transistor 84 est connecté» Lorsque ce courant diminue, le transistor 94 devient moins conducteur de telle sorte qu'un signal de sortie évoluant dans Te sens positif apparaît à la bor-15 ne 88 et est appliqué à la seconde jonction de sommation 42 par l'intermédiaire de la résistance 32 et de la résistance de réar» mement 40* De cette manière, deux signaux évoluant dans le sens positif sont appliqués par les deux amplificateurs à la seconde 20 jonction de sommation 42 et à l'entrée de l'amplificateur de commande 52 qui applique donc un signal évoluant dans le sens Négatif au transistor 122» La conductivité de ce transistor 122 est ainsi réduite de sorte qu'il y a diminution du courant traversant l'élément 56» Une croissance du signal de la variable 25 du processus a donc pour effet une diminution du courant traver-dant l'élément 56 ou autrement dit, le contrôleur est maintenant dans son mode d'action inverse du fait de la nouvelle position donnée aux commutateurs 76 et 106» Les formes effectives des signaux de sortie engendrés 30 lorsqu'il y a modification des signaux de la variable du processus et de la valeur de consigne sont maintenant décrites avec référence à la figure 3« Si le contrôleur du processus est utilisé dans son mode d'action directe, ainsi que le montre la figure 2, un échelon 136 dans le sens croissant (figure 3a) du 35 signal de la variable du processus appliqué à la borne d'entrée 12 provoque l'envoi, par l'amplificateur 44 de cette variable du processus et par l'intermédiaire du condensateur 46, d'un signal à décrochement inverse 138 à la seconde jonction de sommation 42, laquelle est ainsi soumise à un déséquilibrage initial rapide. Le 40 niême échelon 136 du signal es't appliqué à l'amplificateur 69 02952 ii 2001661 sommateur, différentiel 24 où. il est comparé avec le signal de la valeur de consigne avec pour résultat un décrochement du signal dans le sens négatif qui est proportionnel à la différence entre les signaux de la valeur de consigne et de la variable du ■5 • processus et qui se manifeste à la "borne de sortie 28o Gela a pour effet de charger le condensateur 72, par l'intermédiaire de la résistance 32 et de la résistance de réarmement 40, de telle sorte qu'un signal évoluant suivant une pente négative 140, é-galement indicatif de la différence, est appliqué à la jonction 10 de sommation 42 en sus de l'échelon 138, d'où il résulte que le déséquilibrage de la jonction 42 succédant au déséquilibrage initial rapide s'effectue plus graduellement. .Ainsi qu'il est bien connu dans la technique, l'amplificateur 52, qui est utilisé en tant qu'amplificateur opérationnel, maintient le potentiel 15 de la seconde jonction de sommation 42 à une valeur égale au potentiel du point 27 en engendrant le signal de sortie approprié pour rétroagir sur cette jonction 42 et contrecarrer les signaux de déséquilibrage. la rétroaction du signal de sortie engendré à la borne 54 s'effectue par l'intermédiaire du circuit de réac-20 tion. le réglage du potentiomètre ajustable à plage proportionnelle 58 détermine l'amplitude du signal de sortie 142 (figure 3ç) gui-serait nécessaire pour annuler l'amplitude initiale du signal d'entrée 138 dans l'absence du circuit de réglage» le circuit de réglage agit pour retarder l'application du signal de 25 réaction en provenance de la borne de sortie 54 à la seconde jonction de sommation 42, provoquant ainsi un accroissement initial excessif 144 (figure 3ç) dans la sortie de l'amplificateur 52» le signal de réaction qui traverse la résistance variable de reglage 66 est partiellement dérivé à la terre par 1'intermédiai-3q' re du condensateur de réglage 68 et du réseau diviseur de tension constitué par les résistances 62 et 64. la proportion du signal.qui est dérivée à la terre est déterminée par les valeurs proportionnelles des résistances 62 et 64 qui établissent l'amplitude de la forme d'onde de réglage 144 du fait que cette am-55 plitude de réglage est déterminée par le rapport de la valeur de la résistance 62 à la somme des valeurs des résistances 62 et 64» lorsque l'échelon initial du signal a été transmis au condensateur 68, celui-ci commence à se charger, permettant ainsi à une partie plus importante du signal de réaction d'atteindre 4Q la jonction de sommation 42 et de provoquer une lente décrois- 69 02952 12 2001661 sance , ou affaiblissement du signal de .sortie de l'amplificateur 52, ainsi que le montre en 146 la figure 3^ 0 la vitesse de décroissance du signal de sortie de l'amplificateur est déterminée par la constante de temps du circuit RC constitué par la 5 résistance 66 et le condensateur 68. Toutefois, le signal de déséquilibre 140 croissant de manière continue est encore appliqué à la "borne 42 par l'action de l'amplificateur différentiel 24, des résistances 32 et 40 et du condensateur 72, de telle sorte que le signal de sortie de 10 l'amplificateur 52 croît similairement pour rééquilibrer la borne 42, engendrant ainsi la partie de réenclenchement ou d'intégrateur 148 du signal de sortie ainsi que le montre la figure 3ç . Le signal de sortie de l'amplificateur de commande 52 est appliqué, comme déjà décrit, à l'élément 56 pour réaliser le 15 contrôle du processus, delà après d'autres amplifications si nécessaire. On considère maintenant l'effet d'un décrochement du signal de la valeur de consigne provoqué par un moyen manuel ou autre, ainsi que le montre la figure 3a 'en 150.. Ce signal est 20 appliqué, par l'intermédiaire de l'amplificateur sommateur différentiel 24, de la résistance*""32 et de la résistance réglable de réenclencliement 40 à la seconde jonction, de sommation 42,mais il n'est pas appliqué àT'amplificateur 44 de la variable du processus. Dans ces conditions, la seconde jonction de sommation 25 est légèrement déséquilibrée par l'amplificateur sommateur différentiel, comme montré en 151 dans la figure 3b, mais du fait que le décrochement du signal "n'est pas directement appliqué par l'intermédiaire de l'amplificateur 44, comme c'était le cas précédemment, la sortie de l'amplificateur opérationnel 52 ne 50 décroît que lentement, ainsi que le montre la courbe 152 dans la figure 3ç.» sans que se produise le changement rapide initial qui se manifestait lors delà variation brusque du signal de la variable du processus. Il est évident que des décrochements du signal de la variable du processus ou du signal de la valeur de consigne en sens inverses de ceux précités produiront respectivement un effet opposé à la sortie du contrôleur. L'une des particularités apparaissant dans la figure 1, mais.non dans la figure 2, consiste dans la disposition d'un 40 commutateur unipolaire à deux directions 154 entre l'amplifi 69 02952 aa 2001661 cateur à étage unique 44 de la variable du processus et le condensateur d'entrée 46® la borne commune 156 du commutateur 154 est connectée à l'une des armatures du condensateur d'entrée 46 tandis que sa borne 158 est connectée à la sortie de l'amplifi-5 dateur 44 de la variable du processus et que son autre borne 160 est connectée à la borne de sortie 28, de l'amplificateur som-ôateur différentiel 24« lorsque le commutateur 154 est position-rié de la manière représentée le circuit fonctionne de la-manière • — ' *r - - ii" ' ' \=S ■ " " "" - ~ . diéerite^ plus haut. Toutefois, lorsque le commutateur 154- est 10 * dl&Êôs#: suivant son autre position, il fonctionne da sorte que îvajnpl||icateur 44 ne reçoive plus la variable du processus du ? circuit- Cette commutation à pour effet d'appliquer tous les és ^*cmelonsi;des signaux de la valeur de consigne ou de la variable f^uproJIssus directement à la jonction de sommation 42 pàrl'in-Ï5 ft%rmédiaire du condensateur 46, produisant ainsi un signal de -~ ^sortie âe l'amplificateur de commande 52 contenant les cdmposan- l'tW- de réglage et de plage proportionnelle , de môme que la com^ "1®è réencïenchement sans tenir eotrçpte jâè^ ~ ^ îentrée qui est modifié» Geci est montré grapiiiquémènt b |âre 3d dans laçtuelle^ an échelon-136 du signal d.ë lac ^ ^ ; ISO ~ du signal de la valeur de= Consigne- -•=* !5*it des signaux de sortie 162 identiques, mais de sens l'amplificateur 52* Dans cer^^ne^^pplicationa doir:^: iXesi?_ désirable d'obtenir un signal de^--^ 25 sor®94fc£a*est-à-dire jirésentafffc ~"asî - *i ^ ^ ' "" ' "" •••_.-*■ • - - - - bleff désignai) lorsque soit l'a variable aiT pro- cess«&,^ôolt celui de la valeur^ de consigne subit: un désrioclie-Tuent» c# qui est rendu possible par incorporation du commutateur ... _ "Î54 dahl le contrôleur ainsi que le montre la figure 1. _ -30 " les formes des signaux de sortie lorsque le contrôleur est dans son mode d'action inverse sont montrées dans la figure 3e ôiï l'on voit que les signaux de sortie 152 et 162 sont identiques aux courbes de la figure 3c mais inversés. Si le commutateur 154 est placé dans sa position opposée à cellè montrée, le régla-35 ge du signal de la valeur de consigne pour produire un signal de -variation 150 conduira le signal de sortie du contrôleur à suivre la courbe représentée par la ligne interrompue 163 de la figure " 3e. En se référant de nouveau à la figure 1» celle-ci mon-4.0 tre également un circuit limiteur comprenant un premier circuit - i...' limiteur de réencïenchement 164 et un second circuit limitenr de sortie 166» Le circuit limiteur de réencïenchement. 164 coss-prend un transistor 168 du type PHP et un transistor 170 du. typa ayant leurs émetteurs connectés en commun à la borne de soar-5 tie 54 de l'amplificateur de commande 52. La base do."transistor 168 est connectée au curseur d'un potentiomètre réglable 172 tandis que la base du. transistor 170-est connectée aucurseor d'un second potentiomètre réglable.174* Les potentiomètres 172 et 174 sont connectés en série entre un point à potentiel fixe^ ~ 10 tel que la terre, et, par l'intermédiaire d'une résistance depo— larisation 176, à une source de potentiel 178. lies collecteurs ^ des transistors 168 et 170 sont connectés en coaan^.isna borne ^ 180 qui est reliée, par l'intermédiaire d*one résistèncë!S2, la première jonction de sommation 34» "Le c ire ait liJ^tet^desor-15 tie 166 comprend une paire de diodes polarisées en spns^.iirrerse ^ ~ 184 et 186 connectées en parallèle entre la 3 onctioiilSQet la ^ borne de référence 27 à laquelle l'étage d'entrée dé^l'aarpliflca%; tèur"~de commande 52 -est également connecté. ïi On va décrire maintenant le fônctibnBepentaëàcircuits" 20 limiteur^de réenclenchement. et limiteurr.de sortïé en^Bé référant à la figure 4a . Lors du démarrage du processus, nn^^igpe^ ii*por—c tant s'écoule avant que la variable du processus âttej^e la va— leur de.consigne, temps après lequel le signal de la yariable de} ce processus sera égal au signal de lavaleurde conËi^tt. Bï ; 25 supposant que le commutateur 154 est dans la positiq^-Hontrée et .r que les commutateurs 76 et 106 softt dans leurs positions ^"action inverse, lors du-démarrage du processus, le signalde la variable appliqué au contrôleur du processus est à |ja valeur mi-nimale, soit 1 volt dans le présent exemple. LecontrÔXeurdu 30 processus réagit comme si la valeur de consigne, se trouyait ac- V crue par un décrochement comme en 150 dans la figure 3a,. tandis " que la sortie de celui-ci réagit ainsi qu'il est montré en 152 dans la figure 3e.« Le signal de la variable du processas suit . la courbe 188 et s'approche asymptotiquement de la valeur de con-35 signe représentée par la ligne interrompue 190, mais—le signal -d'erreur reste très important pendant une"longue période. Dans certains contrôleurs de processus connus, cette continuité d'un signal d'erreur important provoque la saturation de l'amplificateur de commande et une charge importante s'accu-40 mule sur le condensateur de réenclenchement. Lorsque cela s'est ' bad original 69 02952. tije t, > 15 200.1661 "pïodU'it, le signal de la variable du processus doit franchir la valeur de "consigne avant que l'amplificateur soit capable de se 1 déëatuïer et de dissiper la charge présente sur le condensateur de "r'éeèclenchement, cela du fait que cette charge ne sera pas 5' dissipée tant que le signal de sortie émanant de l'amplificateur ne'sera'pas de ëigne opposé à celui du signal qui a chargé le 'condensateure Cet effet est connu sous le nom de "reset windup" ' et ^en'tïaîriè "la variable du processus à dépasser sensiblement la valeur de'consigne. En outre, le dépassement résultant entraîne 10 lav'vâriâble "du processus à devenir plus grande que la valeur de e'bVèïgîïfe d'une valeur suffisante pour provoquer une nouvelle saturation 'en sens inverse de l'amplificateur de commande et une ^âo'ûvIÏTe' accumulation d'une charge excessive sur le condensateur " ' cfe ïélnlsienchement qui tend à entraîner le signal de la variable 15"dît' processus à dépasser tyne seconde fois la valeur de consigne, "alnsit"que"?leJ"montre la courbe en trait discontinu 194* ~ Gi2rCu.i"b limiteur de réenclenchement 164 contribue à assurer que le signal de là variable du processus suive la courbe Ceci"vesi: obtenu en comparant la sortie de l'amplificateur 20 ijorne 54 avec l'entrée de l'amplificateur à la première r ^onc"?ion ^e sommation 34> entre la résonance 32 et la résistance TTè^jee^'ciTehciiement 40. lorsque la différence de potentiel entre m éxclde "une valeur définie, déterminée"par les réglages de polarisation des transistors" 168 et 170, l'un de ces transis-"25Y tors',âévïént"'conàucteur et dérive une partie du signal de sortie en ^rovetfance de 1"'amplificateur 52 en arrière vers la première ^ljoncfïorf*"de sommation 34 pour annuler'"en partie ie signal d'er- vrVur en^provénànce de i'amplificateur 24 et, par conséquent, d'em *'!,6pScîier "(jue le condensateur de réencïenchement 72 ne se charge 30 â'urfë tanière indésirable 0 ■•v " Dès l'instant où le circuit de limitation de réenclen-"' ciiëme'tfi;'164'devient conducteur, le circuit de limitation de sor-^""t'ie'^enfee'en'fonctionnemento L'une des fonctions du circuit de 'l'imïtat'ion dé sortie consiste" à empêcher les phénomènes transi-35' t'oires'qui sont susceptibles de se manifester aux bornes 12 et 14 de'ïa'"variable du processus et de la valeur de consigne d'engen-""'drer "dés^effets indésirables à la sortie de l'amplificateur 52 e'-ê'^d'affecter, par'suite, l'élément 56» La pointé 196 (figure 4b) est" une illustration typique de l'effet qu'un signal transitoire "40" peut'" avoir sur la sortie 'd'un cbntrôleur électronique de proces- j Bah original 69 02952 16 2001661 sus en l'absence soit du circuit de limitation de réenclencliement, soit du circuit de limitation de sortie 164- et 168 respectivement. Différants circuits ont été proposés•dans des buts similaires. Un circuit couramment utilisé comprend une paire de 5 diodes polarisées en sens inverse disposées pour dériver le signal d'entrée appliqué aux bornes d'entrée de l'amplificateur de commande lorsque ce signal excède une valeur déterminée. Ce moyen n'empêche pas la saturation de l'amplificateur de commande, mais donne l'assurance que la sortie du contrôleur suivra la 10 courbe 188 pendant le démarrage. Toutefois, lorsqu'un phénomène transitoire se manifeste aux bornes d'entrée, l'amplificateur produit une pointe momentanée importante dans son signal de sor* tie et applique le signal de réenclenchement mémorisé au circuit de réenclenchement, de telle sorte que la sortie du contrôleur 15 suit une courbe similaire à celle montrée en 198. La partie 199 de la courbe est provoquée par le circuit de réenclenchement de certains contrôleurs connus qui court-circuitent automatiquement le condensateur de réenclenchement et permettent l'application du signal de réenclenchement mis en mémoire dans celui-ci. ITn au-20 tre type de contrôleur connu utilise une paire de diodes polarisées inversement connectées entre la borne de sortie de l'amplificateur de commande et la jonction de sommation (42) à son entrée. Cette disposition empêche la saturation de l'amplificateur et donne l'assurance que son signal de sortie suivra la courbe 25 188 pendant le démarrage. En outre, ce circuit assure une limitation de sortie du fait qu'un phénomène transitoire de sortie 196 est limité ainsi que le montre la courbe ,200. Toutefois, ce dernier circuit connu applique également le signal de réenclenchement mis en mémoire au circuit de réenclenchement lorsqu'un phé-30 nomène transitoire se manifeste comme il est indiqué en 199a • La présente invention vise à réduire les difficultés signalées ci-dessus par la combinaison du circuit limiteur de réencïenchement 164 et du circuit limiteur de sortie 166» Lorsqu'un phénomène transitoire se manifeste, aux bornes d'entrée du cir-35 cuit représenté, le circuit limiteur de réenclenchement 164 devient conducteur et applique ce phénomène transitoire au circuit limiteur de sortie 164 et à la résistance 182. Si le signal est suffisamment important, la diode appropriée 184 ou 186 deviendra conductrice et déviera le signal de sortie en provenance de l'am-40 plificateur 52 vers la borne de potentiel de référence 27. Les -• , p-. -5- - - ----- . .. --f$ — 69. 0?95? 17 2001661 diodes 184 et 186 sont choisies pour présenter une tension constante de signal d'environ 0,3 volt. Lorsque l'une des diodes est conductrice, elle engendre une légère tension de réaction qui est appliquée aux "bornes de la résistance de réencïenchement 40 5 et empêche la sortie de l'amplificateur 52 et, à son tour, le condensateur de réenclenchement 72 d'être complètement court-circuités pour la valeur du potentiel fixe 27o Cette disposition empêche la décharge du condensateur de réenclenchement 72 et, par conséquent, bloque le signal de réenclenchement mis en mé-10 moire dans celui-cio La sortie du contrôleur de processus décrit en réponse à un signal de phénomène transitoire, est montrée par la courbe 202» De même que le potentiel appliqué aux bornes de la résistance de réenclenchement 40 pendant la limitation de la sortie empêche la libération de la charge de réenclenchement, 15 l'application du signal.de limitation de réenclenchement aux bornes de la résistance 40 bloque également le signal de réenclenchement pendant le temps durant lequel le circuit de limitation de réenclenchement est activé. On remarquera que les circuits de limitation de réenclenchement et de limitation de sor-20 "ki® présentement décrits empêchent que la charge emmagasinée par le condensateur 72 croisse au delà d'une valeur déterminée et, simultanément, empêche cette charge d'être libérée pendant l'ac-tivation de l'un ou l'autre des circuits. En outre, ces circuits 164 et 166 empêchent le "reset windup" en permettant à la varia-25 ble du processus de s'élever jusqu'à sa valeur de consigne sans la dépasser, et empêchent la saturation de l'amplificateur de commande 52 en limitant le signal d'erreur provoqué par la différence entre les signaux de la variable du processus et de la valeur:de consigne# 30 On remarquera encore que le contrôleur décrit fonction ne à l'aide d'un dispositif d'alimentation unipolaire,qu'il est apte à fonctionner tant en action directe qu'en action inverse, que sa-sortie est exempte de fluctuations indésirables pendant la modification manuelle ou par calculateur de sa valeur de con-35 signe, qu'il préserve du "reset windup", limite le signal de sortie.et évite l'application d'un signal de réenclenchement en période transitoireo » 69 02952 18 2001661 ■I 8 y i 11 i c i i i o i s lo Contrôleur de processus pour la commande d'un élément ou organe en fonction des valeurs d'un premier et d'un second signal d'entrée, caractérisé en ce qu'il comprend un am-5 plificateur de commande présentant une entrée et une sortie, la sortie étant destinée à être couplée au dit élément ; un amplificateur différentiel pour recevoir les dits premier et second signaux d'entrée ; un premier amplificateur de signal ne recevant que le dit premier signal d'entrée ; un couplage entre la 10 sortie du premier amplificateur de signal et l'entrée du dit amplificateur de commande, ce couplage présentant une impédance telle que seules des variations relativement rapides dans le signal d'entrée soient efficaces à l'entrée de l'amplificateur de commande ; un second couplage entre la sortie de 1'"amplificateur 15 différentiel et l'entrée de l'amplificateur de commande en vue de l'application à l'amplificateur de commande d'un signal représentatif de toute différence entre les valeurs des premier et second signaux d'entrée ; Une ou des bornes pour le raccordement à une source de potentiel de référence \ et des connexions en-20 tre la ou les bornes et l'amplificateur différentiel et l'entrée de l'amplificateur de commande, de manière à permettre, en fonctionnement, aux premier et second signaux d'entrée d'être de la même polarité et d'avoir des valeurs qui peuvent varier autour de la valeur du potentiel de référence. 25 2. Contrôleur de processus selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend : une première jonction de sommation connectée à la sortie de l'amplificateur différentiel ; une impédance reliant la première jonction de sommation à une seconde jonction de sommation à l'entrée de l'amplificateur de com-30 mande, le premier couplage mentionné reliant la sortie du premier amplificateur de signal à la seconde jonction de sommation; et un circuit de réaction couplant la sortie de l'amplificateur de commande à la seconde jonction de sommation, l'agencement é-tant tel que le signal d'entrée appliqué à l'amplificateur de 35. commande à partir de l'amplificateur différentiel ne puisse varier que graduellement même en réponse à des variations rapides du premier, et du second signal d'entrée, de telle sorte qu'une variation relativement rapide du dit premier signal d'entrée sera appliquée à\la fois par le premier amplificateur de signal et 69 02fSf 19 2001661 par l'amplificateur différentiel à la seconde jonction de sommation pour engendrer un déséquilibre initialement rapide et ensuite plus graduel de la seconde jonction de sommation et, par par suite, une forme similaire du signal de sortie émanant de 5 l'amplificateur de commande, tandis qu'une variation rapide du second signal d'entrée sera appliquée à la seconde jonction de sommation seule, par l'intermédiaire de l'amplificateur différentiel,' de telle sorte que la seconde jonction de sommation ne soit déséquilibrée gue graduellement et engendre par suite un 10 signal de sortie de l'amplificateur de commande qui ne varie, similairement, que graduellement» 3» Contrôleur de processus selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de limitation.,au. moyen duquel la sortie de l'amplificateur de commande est âoa-15 plée à son entrée, le moyen de limitation comprenant des dispositifs de commutation électroniques polarisés, ce moyen de li-mitatioîa étant destiné à appliquer une proportion déterminée du signal de sortie de l'amplificateur de commande en contre-réaction à l'entrée de celui-ci lorsque le signal de sortie tend à 20 Bxcéder'une limite réglable déterminée par la polarisation des dispositifs de commutation, de telle sorte que la saturation de l'amplificateur de commande soit évitée» 4« Contrôleur de processus selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend un second moyen de limitation 25 connecté entre la ou les dites bornes, et la sortie de l'amplificateur de commande par l'intermédiaire des dispositifs élec-troniques de commutation, ce second moyen de limitation comprenant un dispositif polarisé pour dériver le signal de sortie de l'amplificateur de commande urers la ou les dites bornes, lors-30 que ce signal de sortie excède sa limite réglable, et rendre ■conducteur le premier moyen limiteur mentionné, en empêchant ainsi le signal de sortie de l'amplificateur de commande d'excéder ùhe limite déterminée» 5» Contrôleur de processus selon l'une des revendica 35 tions précédentes caractérisé' en ce que le premier amplificateur de. signal présente deux bornes de sortie sur lesquelles apparaissent des signaux de sortie complémentaires, le contrôleur présentant deux bornes d'entrée pour l'application du premier et du second signal d'entrée, respectivement , un dis-40 positif de commutation étant prévu qui peut être actionné en 69 02952 20 2001661 vue d'inverser les connexions entre les deux "bornes d'entrée et l'entrée de l'amplificateur différentiel, le dit premier couplage comprenant un commutateur qui peut être actionné simultanément avec le dispositif de commutation en vue de connecter 5 l'une ou l'autre des deux bornes de sortie du premier amplificateur de signal au premier couplage, la disposition étant telle que pour chaque état du dispositif de commutation et du commutateur les signaux de sortie émanant de l'amplificateur différentiel et du premier amplificateur de signal d'entrée seront de 10 même sens ; de telle sorte que le contrôleur puisse fonctionner selon un mode d'action directe ou inverse par un réglage approprié de l'état du dispositif de commutation et du commutateur. 6. Contrôleur de processus selon la revendication 5 caractérisé en ce que le dit amplificateur du premier signal com- 15 prend un transistor et a ses deux bornes connectées l'une au collecteur et l'autre à l'émetteur du dit transistor, le premier amplificateur de signal étant agencé de telle sorte qu'il engendre un signal de sortie inversé à la borne de sortie conned-tée à son collecteur et un signal de sortie non inversé à l'au-20 tre borne de sortie. 7. Contrôleur de processus selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le dit amplificateur différentiel comprend un premier et un second transistors ayant leurs émetteurs couplés et leurs bases connectées aux bornes d'entrée res- 25 pectives de l'amplificateur différentiel ; une source de courant constant disposée en vue de fournir un courant constant aux é-metteurs des transistors ; un troisième transistor connecté au collecteur du second transistor de manière telle que sa conductivité soit commandée par celle du second transistor, le collec-30 teur du troisième transistor étant connecté au second couplage et constituant la sortie de l'amplificateur différentiel, les bornes d'entrée de l'amplificateur différentiel étant connectées au dispositif de commutation de telle sorte que, lorsque ce dernier et le commutateur prévu à la sortie du premier amplifica-35 teur du signal d'entrée n'inversent pas le premier signal d'entrée, l'amplificateur différentiel soit également non-inversé en ce qui concerne les variations dans le premier signal d'entrée et que, lorsque le dispositif de commutation et le commutateur sont dans l'état inverse l'amplificateur différentiel soit 69 02952 21 2001661 inversé en ce qui concerne les variations dans le premier signal d'entréeo 8, Contrôleur de processus selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un commuta-5 teur qui peut être actionné pour connecter alternativement la sortie de l'amplificateur du premier signal d'entrée ou la sortie de l'amplificateur différentiel au second couplage et, par conséquent, à l'entrée de l'amplificateur de commande*