Brevet FR2009610A1 — publié le 19700206

L'invention est relative à un montage pour la connexion logique de plusieurs variables digitales, comportant-untore magnétique en une matière à cycle d'hystérésis rectangulaire et plusieurs enroulements. On connait déjà des montages de ce genre0 En particulier, on connait un montage, désigné sous le nom de logique de cou- plage, dans lequel les variables sont représentées par la pré- sence ou l'absence d'impulsions de courant, qui traversent des enroulements d'un tore magnétique et, selon leurs diverses combinaisons, sont capables de faire basculer le tore magnétique d'un état rémanent à l'autre. Dans ce montage, la connexion lo gique et la délivrance des variables s'effectuent en même temps que leur introduction dans un premier temps, tandis que dans un second temps le tore est ramené dans son état de départ par unc impulsion de remise à zéro. Les impulsions sont de forme, au moins approximativement rectangulaire. Au contraire, le montage conforme a' l'inention est carEea térisé en ce que chaque variable est représentée par un courant continu formé de demi-ondes, dont chaque demi-onde a la même amplitude, l'amplitude de l'intensité de courant multipliée par le nombre de spires de l'enroulement traversé par le courant é- tant égale soit å zéro, soit d une ou plusieurs unités de flux magnétique et une unité de flux magnétique étant suffisante pour surmonter le champ magnétique coercitif du tore, en ce qu'en ou- tre au moins un courant d'exploration en forme de demi-ondes traverse au moins un enroulement du tore et que les amplitudes du flux magnétique induit par ce courant dans le tore se comisc- sent de demi-ondes rectilignes et de demi-ondes non rectilignes qui diffèrent d'au moins deux unités de flux magnétique, en ce que le nombre de spires, les intensités de courant et les sens de courant sont choisis de manière qu'au moins une combinaison des variables fasse basculer le tore magnétique à chaque demionde, en ce qu'a' l'enroulement de sortie est raccordé un dispositif indicateur, qui indique un basculement permanent du tore magnétique, mais est insensible à un basculement unique ou répété seulement quelquesfois . Ce montage est utilisé, en particulier, pour la surveillance des courants traversant plusieurs appareils d'utilisation susceptibles d'etre enclenchés et déclenchés en fonction l'un de l'autre, par exemple des lampes d'installations de signalisa tion de trafic urbain. Dans ce cas, les variables sont représentées par les courants à surveiller ou par des courants dérivés des tensions à surveiller ; la combinaison précitée de variables correspond à un dérangement et le fonctionnement du dispositif indicateur traduit un dérangement. Un exemple non limitatif de réalisation de l'invention est expliqué plus en détail ci-après en se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente schématiquement un tore magnétique à quatre enroulements les figures 2 à 6 représentent des diagrammes courantitemps relatifs à diverses connexions logiques des variables d'entrée la figure 7 est un tableau des courants et des enroulements pour diverses connexions logiques la figure 8, engin, représente un exemple d'utilisation du montage conforme à l t invention. Sur la figure 1, on a désigné par 1 un tore magnétique dont l'induction au point de rémanence nsest pas essentiellement inférieure à l'induction de saturation. Le tore 1 est muni de quatre enroulements. Les enroulements désignés par les lettres a et b sont parcourus par des courants qui représentent les variables a et b, tandis que l'enroulement désigné par p est parcouru par un courant que l'on appellera courant d'exploration. Au bascule ment du tore magnétique d'un etat de rémanence à l'autre, il ap- parait aux bornes d'un quatrième enroulement f une tension qui est appliquée à un ensemble indicateur. Les courants circulant dans le sens des flèches sont comptés positivement.Les courants et les nombres de spires sont choisis de telle manière qu' ils induisent des flux magnétiques qui ont égaux soit à zéro, soit à un multiple d'une unité de flux magnétique. Pour cela,une unité de flux magnétique est suffisante pour surmonter le champ coercitif du tore magnétique Pour une certaine combinaison des variables1 qui est donnée par le choiV des intensités de courant, des enroulements et des sens des enroulements, le tore magnéti- que bascule, dans chaque d-emi=onde dans un sens,et dans la demionde suivante revient à son etat de départ, du fait que le cou- rant traversant l'enroulement p est choisi de telle manière que les flux magnétiques induits par lui en demi-ondes successives diffèrent chaque fois d'au moins deux unités de flux. Pour cetée combinaison de variables, une variable F devient égale à 1, ce qui peut être exprimé par une équation en algèbre de Boole. La figure 2 représente des diagrammes d'impulsions/temps dans le cas où il n'existe qu'une variable d'entrée a. La variation de ces variables est représentée dans la première ligne. On a représenté deux demi-ondes de chacun des états, en supposant que cette période se répète tant que la variable demeure inchangée. Dans la seconde ligne est représenté le courant d'exploration p qui dans ce cas est un courant sinusoïdal et induit des flux magnétiques dont l'amplitude est - t. En additionnant les flux magnétiques induits par les deux courants, on obtient une variation telle que celle représentée dans la troisième ligne. On voit que seulement dans le cas où a = O, il apparaÎt un flux magnétique oscillant entre + 1 et - 1, tandis que dans le cas où a = 1, le flux magnétique oscille entre + 2 et O et ne produit aucun basculement répété du tore magnétique. La connexion logique correspond ainsi à l'équation F = a'. D'une manière correspondante, on a représenté dans les figures 3 i 6 diverses connexions logiques de deux variables a et b. Les deux premières lignes représentent chacune deux fois deux demi-ondes des deux états possibles des variables a et b, la troisième ligne représente les flux induits par le courant d'exploration p et la quatrième ligne la somme des flux magnétiques induits par les courant a, b et p. Un double trait horizontal indique finalement pour quelle combinaison des variables il se produit un basculement ininterrompu d'un état à l'autre du tore magnétique. Dans la première colonne, a aussi bien que b = O, dans la seconde colonne on a toujours a = 1, b = O, dans la troisième colonne a = O, b = I, dans la quatrième colonne a = i, b = 1, de sorte que dans les quatre colonnes, on a représenté les quatre combinaisons possibles de deux variables. Les flux magnétiques induits par le courant d'exploration sont les mêmes dans toutes les périodes mais, comme on l'a déjà dit, dans les deux demiondes de chaque période, ils diffèrent d'au moins deux unités de flux magnétique. Sur la figure 3, le flux est par exemple toujours = - 2 dans la première demi-onde de chaque période et = + 1 dans la seconde demi-onde de chaque période.Par addition des flux magnétiques, on obtient que le tore magnétique pour la combinaison des trois premières colonnes bascule constamment d'un état dans l'autre, tandis que pour la combinaison de la quatrième colonne, il demeure dans- l'état de rémanence positive, Cette combinaison correspond ainsi à la fonction F = (a.b) de l'algèbre de Boole. D'une manière correspondante, on obtient, pour la même disposition des enroulements et des courants a et b, mais avec P = alternativement - 3 et - 1 (figure 4), que le tore magnétique dans le cas de la quatrième colonne (a = b = 1) bascule sans arrêt d'un état dans l'autre et d-ans les cas des- trois premières colonnes demeure dans l'état de rémanence nagative. Cette connexion logique- correspond à la fonction F = a.b. Pour la connexion représentée par la figure 5, la polarité de l'enroulement b est inversée, de sorte qu'il induit un flux magnétique négatif. Le tore magnétique dans les conditions de la première et de la quatrième colonnes, bascule régulièrement d'un état dans l'autre mais pas dans les conditions de la seconde et de la troisième colonnes. Mais dans ce cas, il se trouve dans l'état de rémanence positive dans les conditions de la seconde colonne et dans l'état de rémanence négative dans les conditions de la troisième colonne. Cette connexion correspond à la fonction F = a'.b' + a.b. Si on choisit les mêmes flux magnétiques pour a et b, mais - 2/0 pour le courant d'exploration, on n'obtient un basculement ininterrompu d'un état à l'autre du tore magnétique que pour la seconde colonne. I1 lui correspond la onction F = a.b' (fig. 6). Dans le tableau de la figure 7, on a représenté pour toutes les fonctions de connexion possible de deux variables figurant dans la troisième et la quatrième colonnes, les nombres de spires à utiliser, ainsi que leur polarité ; dans ce tableau, le nombre + 1 signifie qu'un courant d'intensité égale à une unité induit un flux magnétique + 1, tandis que par exemple un nombre - 2 indique que le flux magnétique s'établit dans la direction opposéé et que le nombre de spires est double ; d'autre part, on a indiqué les flux magnétiques qui sont induits par le courant d'exploration et par les quatre combinaisons possibles des deux variables d'entrée.Une indication telle que - 2/+ 3 signifie, par exemple, que dans la première demi-onde de chaque période, il apparaît un flux magnétique de - 2 unités et dans la seconde demi-onde de chaque période, un flux magnétique de + 1. Les flux magnétiques, dans les colonnes désignées par a=O, b = O sont induits uniquement par le couran' s'ajoutent les flux d'au moins un courant de variable. Les combInaisons de flux magnétiques positifs et négatifs, qui provoquent un basculement du tore magnétique dans chaque demi-onde, sont soulignées. Il est évident que les flux magnétSque-s provoqués par le courant d'exploration peuvent aussi être provoqués par deux courants qui s'écoulent alternativement dans les deux demi-ondes, leur signe et le nombre de spires correspondant aux nombres indiqués. Avec cette disposition, il suffit, pour toutes les connexions logiques possibles, de deux circuits électriques avec au plus un enroulement sur chacun des tores magnétiques pour le cou- rant d'exploration. Evidemment, dans les cas où les deux colonnes désignées par a et b on trouve + I, ces deux courants peuvent également passer à travers les mêmes enroulements. La figure 8 représente un exemple dappllcation du montage de connexion logique, décrit ci-dessus, à la surveillance des courants traversant diverses lampes, pouvant être enclenchées o déclenchées en fonction l'une de l'autre, d'une installation de signalisation de trafic urbain.11 et 12 représentent, par exemple les lampes rouges de deux appliques de signalisation montres on parallèle, 21 et 22 les lampes jaunes correspondantes et 31 et 32 les lampes vertes correspondantes. Ces lampes sont alamen tées par un courant continu formé de demi-ondes qui est appliXle aux points désignés par + et - et est obtenu à pnrtir du courant alternatif du réseau de distribution au moyen de redresseurs à deux alternances.L'enclenchement d'un couple de lampes s'effec- tue par fermeture d'un des contacts à lame 13,23 ou 33, sous l'action duquel le thyristor correspondant 14,24 ou 34 est rendu conducteur dans chaque demi-onde. Du fait que les lampes sont a lamentées en courant continu formé de demi-ondes, un thyristor suffit pour la commande de chaque lampe, tandis qu'une alimentation en courant alternatif nécessiterait l'utilisation de deux thyristors ou d'un thyristor à-courant alternatif, de prix plus élevé. Du fait que le courant revient à zéro pendant chaque demionde, la thyristor se bloque automatiquement à cet instant et on n1a besoin d'aucun dispositif particulier pour commander son blocage. Dans les circuits d'alimentation des lampes sont insérées les enroulements de plusieurs tores magnétiques, afin d'obtenir une indication en cas de dérangement, en particulier, en cas de rupture de fils. Le tore magnétique 1, représenté en coupe sur la figure, sert a établir que dans chaque groupe les deux lampes sont allumées. Dans ce cas, il fonctionne suivant le schéma de la figure 3, les courants des variables a et b traversant un en- roulement Gésigné par 1a, b. Dans ce cas, chaque courant d'une variable correspond au courant d'une lampe. A travers l'enroulement 1p passe un courant d'exploration qui, dans une demi-onde, induit un flux magnétique de - 2 unités de flux et dans l'autre demi-on- de, un flux magnétique de + I unité de flux.De cette manière, on obtient que sous l'action du courant d'exploration, le tore magnétique pas toujours d1une manière permanente d'un état à l'autre lorsque a et b ne sont pas présents tous les deux, c'està aire lorsque ne sont prs éclairées ceux ou plus de deux lampes. Même si une lampe seulement vient à tomber en panne, le tore ma magnétique bascule une fois dans un état et dans l'autre pendant une période. A l'enroulement de sortie I f apparaît une tension qui est appliquée à un dispositif de signalisation. Le tore magnétique 2 fonctionne suivant le schéma de la figure 4 et sert à indiquer un dérangement, dans le cas où une erreur de branchement entraînerait l'allumage simultané des lampes rouges 11,12 et des lampes verbes 31,32. Dans ce cas, le cou- rant d'une variable correspond chaque fois au courant d'un couple de lampes. (La panne d'une seule lampe serait indiquée par le tore magnétique 1).Les courants des deux couples de lampes induisent chacun une unité de flux magnétique au moyen des enroulements 2a et 2b, tandis qu à travers l'enroulement 2p passe le courant d exploration qui induit dans une demi-onde - 3 unités, dans 1 autre demi-onde - 1 unité de flux magnétique. Dans le cas ou les deux couples de lampes seraient enclenchées simul- tanément, le tore magnétique bascule sans interruption d'un état à l'autre et à l'enroulement de sortie 2f apparait une tension signalisatrice de dérangement qui est appliquée de nouveau à un dispositif de signalisation. La même signalisation de dérangement s'effectue dans le cas où un court-circuit viendrait à se produire entre le conducteur situé entre le tore magnétique 2 et les lampes et le conducteur d'un autre couple de lampes. Avec le couple dé lampes coRrectemeNt allumé, s s'allumerait alors, d'u- ne manière intempestive, un autre couple de lampes, et le courant traversant l'enroulement 2a ou 2b prendrait une valeur double de sa valeur normale. Le tore magnétique 3 fonctionne également suivant le schéma de la figure 4 et sert à signaler un dérangement sideux lampes vertes de signalisation différentes s'allumaient simultanément.A cet effet, on fait passer le courant des lampes de signalisation 31,32 à travers ltenroulement 3a du tore magnétique, tandis qu'à travers l'enroulement 3b passe alors un courant qui induit également un flux magnétique d'une unité, lorsqu'une quelconque autre lampe est allumée, qui ne doit pas être allumée en Élême temps que les lampes vertes 31 et 32 ,(lampes vertes du côté adverse par exemple). Lorsque csest le cas, au point 4 apparat latension de la lampe et provoque un courant, qui également-induit un flux d'une unité, qui traverse l'enroule- ment 3b et la résistance 5. Les diodes 6 et 7 constituent une porte OU sous l'action de laquelle une tension apparaît à la sortie 8, soit lorsque les lampes jaunes 21,22, soit les lampes vertes 31,32 sont enclen chues Le conducteur de sortie 8 va à une centrale qui transmet la tension aux autres centrales dont les lampes vertes ne doivent pas être enclenchées en même temps que les lampes jaunes 21,22 ou les lampes vertes 31,32. De cette centrale, arrive aussi d'une manière correspondante, la tension du conducteur 4. Les enroulements If, 2f, 3f peuvent être montés en série et la tension apparaissant aux bornes du montage série être appliquée à un dispositif de signalisation. Mais ils peuvent aussi être montés en parallèle grâce à des diodes de découplage et la tension apparaissant aux bornes du montage parallèle être appliquée à un dispositif de signalisation. Comme variante de 1'installation de signalisation de déran-gement décrite ci-dessus à titre d'exemple, on peut réaliser l'installation de telle manière que le basculement ininterrompu dans un sens et dans l'autre du tore magnétique ne se produise qu'en l'absence de dérangement et que le maintien du tore magnétique dans un même état de rémanence indique un dérangement. D'une manière analogue à celle décrite ci-dessus, on peut réaliser aussi une connexion logique de trois variables ou plus. Les courants de variables n'ont pas besoin non plus de comporter la même valeur d'unités ; dans ce cas, il faut adapter en conséquence les nombres de spires. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. R E V E N D I C A T I O N S 1. Montage pour la connexion logique de plusieurs variables digitales, comportant un tore magnétique en une matière à cycle d'hystérésis rectangulaire et plusieurs enroulements, caractéri- sé en ce que chaque variable est représentée par un courant con tinu formé de demi-ondes, dont chaque demi-onde a la même ampli- tude, l'amplitude de l'intensité du courant multipliée par le nombre de spires de l'enroulement traversé par le courant étant égale soit à zéro, soit à une ou plusieurs unités de flux magnés tique et une unité de flux magnétique étant suffisante pour surmonter le champ magnétique coercitif du torei en ce qu'en outre au moins un courant d'exploration en forme de demi-ondes traverse au moins un enroulement du tore et que les amplitudes du flux magnétique induit par ce courant dans le tore se composent de demi-ondes rectilignes et de demi-ondes non rectilignes qui dnf-- fèrent d'au moins deux unités de flux magnétique, en ce que le nombre de spires, les intensités de courant et les sens de cu- rant sont choisis de manière qu'on moins une combinaison des variables fasse basculer le tore magnétique tk chaque demi-onde, en ce qui l'enroulement de sortie est raccordé un dispositif indicateur, qui indique un basculement permanent du tore magné- tique, mais est insensible à un basculement unique ou répété seulement quelques fois. 2. Utilisation du montage selon la revendication 1 pour 1a surveillance des courants traversant plusieurs appareils d'utilisation, pouvant être enclenchés et déclenchés en fonction z de l'autre, en particulier des lampes d'installations de signa- lisation de trafic urbain, laquelle utilisation est caractérisés en ce que les variables sont représentées par les courants à surveiller ou par des courants dérives des tensions à surveille et que le déclenchement ou le non-déclenchement d'un dispositif de signalisation permet de reconnaître un état de derangement du circuit de l'appareil d'utilisation