Brevet FR2023203A1 — publié le 19700807

L'invention concerne es dispositifs pneumatiques et plus précisément, les dispositifs logiques à fluide prévus pour réaliser diverses opérations logiques, telles que "ET", "OU", la mise en mémoire, le comptage,etc. dans les installations de commande de divers processus technologiques et autres On connatt des dispositifs logiques à fluide, par exemple des amplificateurs à turbulence avec des canaux d'alimentation, de réception et de commande;(voir le brevet des ETATS-UNIS d'AME RIQUE NO 3 234 955) L'inconvénient des amplificateurs à turbulence réside dans le fait qu'ils ne possèdent qu'une seule sortie et ne réalisent qu'une seule opération logique "OU-NON" . On est de ce fait amené à construire des installations de commande utilisant un nombre excessif d'amplificateurs .Par exemple, il faut deux amplifica- - teurs i turbulence pour construire une cellule de mémoire, trois amplificateurs pour réaliser l'opération logique "ET", au moins cinq amplificateurs pour un basculeur à commande symétrique, etc. La présente invention a pour but la création d'un dispositif logique à fluide exempt de l'inconvénient indiqué L'invention est basée sur le problème de la création d'un dispositif logique à fluide utilisant le fait de rendre un jet turbulent et réalisant diverses opérations logiques, telles que "ET", "OU", la mise en mémoire des signaux, le comptage de ceuxci, etc. Le problème est résolu du fait que dans un dispositif logique à fluide constitué par un amplificateur à turbulence, comportant des canaux d'alimentation, de commande et de réception, il est prévu, suivant l'invention, à proximité de l'ouverture d'entrée du canal de réception des canaux coaxiaux complémentaires dont l'axe coupe l'axe dudit canal de réception principal, l'un d'eux étant un canal d'amenée, l'autre de réception I1 est avantageux, pour effectuer certaines opérations logi que s, de réaliser des dispositifs avec au moins un canal complémentaire de commande, qui est disposé de manière que son axe coupe l'axe du canal d'amenée complémentaire avant le point d'intersection de celui-ci avec l'axe du canal récepteur de l'amplificateur. I1 est également avantageux pour réaliser la mise en mémoire du signal, de raccorder dans l'élément avec des canaux coaxiaux complémentaires et des canaux de commande complémentaires, la sortie du canal de réception complémentaire à l'entrée de l'un des canaux de commande de l'amplificateur et de raccorder le canal d'amenée à une source de pression constante, en utilisant le canal de commande complémentaire comme entrée d'enregistrement de la mémoire I1 est également avantageux, pour réaliser un basculeur à commande symétrique, de raccorder l'élément comportant-des canaux complémentaires à un second amplificateur à turbulence comportant des canaux d'alimentation, de commande et de réception, dont le canal de réception et l'un des canaux de commande sont raccordés respectivement à l'un des canaux de commande et au canal de réception du premier amplificateur, tandis que l'autre canal de commande du second ampliçnateur est raccordé-au canal de réception complémentaire, le canal d'alimentation complémentaire étant utilisé comme entrée symétrique du basculeur D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:: la Fig. 1 représente un dispositif logique à fluide comportant des canaux coaxiaux complémentaires selon l'invention la Fig. 2 montre un dispositif comprenant des~canaux de commande complémentaires, selon l'invention la Fig. 3 représente un dispositif à contre-réaction selon l'invention ;; la Fig. 4 montre un dispositif pourvu d'un second amplificateur, selon l'invention la Fig. 5 représente le principe de fonctionnement d'un dispositif logique à fluide selon l'invention la Fig. 6 représente la pression dans le canal récepteur en fonc- tion des pressions dans les canaux de commande et d'amenée complémentaires, selon l'invention les Fig. a et 7b représentent un exemple de réalisation de l'opération logique "ET" selonf'invention les Fig. 8a et 8b montrent un exemple de réalisation de l'opération logique "OU" selon l'invention ; les Fig. 9a et 9b donnent un exemple de réalisation de l'opéra- tion logique "négation de l'implication", selon l'invention ;; les Fig. lOa et lOb montrent le fonctionnement d'un dispositif réalisant une opération logique de mémoire, suivant l'invention ; la Fig. 11 explique le fonctionnement d'un basculeur à commande symétrique, selon l'invention Le dispositif logique à fluide représenté sur la Fig. 1 est un amplificateur à turbulence pourvu d'un canal d'alimentation 1, de canaux de commande 2, d'un canal de réception 3 et de canaux complémentaires 4 et 5 d'amenée et de réception respectivement Les canaux complémentaires sont coaxiaux et leur axe coupe l'axe du canal de réception 3 en aval de l'ouverture d' entrée Le dispositif représenté sur la Fig. 2, contrairement à celui décrit plus haut, comporte de plus deux autres canaux de commande complémentaires 6, (la Fig. 2 ne représente qu'un seul canal), dont les axes coupent l'axe du canal d'amenée complémentaire 4 La Fig. 3 représente un dispositif pourvu d'une contre-réaction 7, raccordant le canal de réception complémentaire 5 au canal de commande 2', ce qui permet au dispositif de mettre le signal en mémoire La Fig. 4 représente un basculeur à commande symétrique, réalisé sur la base de deux amplificateurs à turbulence 8 et 9, qui sont raccordés entre eux par des liaisons entrecroisées 10, 11 et 12 . L'amplificateur 8 comporte un canal d'amenée 1, un canal de réception 3, des canaux de commande 2 et 2', des canaux complémentaires 4 et 5 et un canal de commande complémentaire 6 . Ltam- plificateur 9 comporte un canal d'amenée 1', des canaux de commande 2" et 2"', et un canal de réception 3' .La liaison 10 raccorde le canal 2"' au canal 3, la liaison 11 raccorde le canal 2" au canal 5 et la liaison 12 raccorde le canal 3-' au canal 2' Les Fig. 5 et 6 sont données pour expliquer le principe de fonctionnement du dispositif et les Fig. 7, 8 et 9 donnent des exemples de réalisation des opérations logiques "ET't, "OUn et la "négation de l'implication" / respectivement Les Fig. lOa et lOb illustrent le fonctionnement du dispositif à fluide en régime de mémoire La Fig. 11 explique le fonctionnement du dispositif en régime de basculeur à commande symétrique . Les Fig. 5 à 11 sont décrites de façon plus détaillée au cours de la description du fonctionnement du dispositif à fluide Le dispositif logique fonctionne de la façon suivante Lorsque la pression est amenée deXa source 13 d'alimentation (Fig. 5) au canal d'alimentation 1, il sort de ce dernier un jet laminaire formé qui garde son profil jusqu' à une certaine distance 11 (a de la Fig. 5) après quoi le jet est dispersé à cause de la turbulence naturelle .Lorsqu' on agit sur ce jet laminaire au moyen-d'un jet transversal provenant du canal de commande 2 (b de la Fig. 5), la longueur de la partie stable du jet laminaire est réduite à 12 . I1 est important de souligner que dans le second cas, la transition du jet de l'état laminaire à l'état turbulent se produit non pas au point d'intersection des jets, mais à une certaine distance 12 de ce point Si le canal de réception 3 (c de la Fig. 5) est placé à une distance l3 du canal 1, inférieure à 11 mais superieure à 12 > comme ceci est pratiqué dans les amplilcateurs ordinaires à turbulence, dans le premier cas (lorsqu'il nty a pas de jet commande venant du canal 2), il est créé dans le canal de réception 3 une pression, et dans le second cas (lorsqu'il y a.un jet de commande) la pression dans le canal de réception 3 est absente.Cependant, si le canal de réception 31 est placé à une distance 13 inférieure à l2(le canal de réception i est montré en pointillés), dans le premier, comme dans le second eas,--il yaura une pression dans ce canal de réception, c'est-à-dire que dans le dernier cas le Jet provenant du canal de commande 2 ntinfluence pas de façon appréciable la pression créée par le jet laminaire dans le canal-de réception 31. Il est évident que si l'un des canaux de commande 2 (d de la Fig. 5) est éloigné du canal de réception 3 à une distance supérieure à 12, et un autre canal complémentaire 4, à une distance inférieure à 12, l'action des jets venant de ces canaux 2 et 4 est'également différente .Le Jet provenant du canal de commande 2 rend turbulent le jet allant au canal de réception 3, et le Jet provenant du canal 4 ne le fait pas Si la valeur de a pression amenée au canal 4 dépasse sensiblement la pression danse canal de commande 2, le Jet provenant canal 4 affecte sensiblement la pression créée par le jet provenant du canal 1 dans le canal de réception 3 . La dëpendance de la pression de sortie P3 dans le canal de réception 3 de la pression P4 dans le canal supplémentaire d'amenée 4 lorsque la pression P1 dans le canal 1 reste invariable et en absence de la pression dans le canal 2, est représentée sur la Fig. 6 .Dans la zone I, le jet créé par la pression P4 dans le canal 4 ne détruit presque pas le Jet laminaire qui sort du canal 1, et n'affecte donc presque pas la pression P) . Pour pouyoir comparer, le graphique représente en pointillés la dépendance de la pression P3 de la pression P2 dana-le canal de'commande 2 .Dans la zone II, ia pression P4 influence sensiblement la pression P) . La valeur de la:pression P4 dans la zone II est commensurable avec la valeur de la pression d'alimentation du dispositif entier Ainsi, le principe de fonctionnement de l'élément logique à fluide est basé sur l'utilisation d'un canal d'amenée complémentaire 4 avec un canal 5 opposé, qui lui est coaxial (Fig. 1) qui réagit au jet provenant du canal 4 en cas de conditions appropriées et en cas de disparition du jet laminaire antagoniste provenant du canal 1, causée par le Jet de commande du canal 2 On explique ci-après le fonctionnement du dispositif logique à fluide en utilisant une série d'exemples dans lesquels le dispositif remplit entre autres, le 6pérations logiques "ET", "oui, la négation de l'implication, la mise en mémoire et le comptage des signaux portés par le Jet La Fig. 7a représente un exemple de réalisation de ltopéra- tion logique "ET" (AA B) .Lorsqu'une pression est appliquée au canal de commande 2, le jet sortant de ce cana3 rend turbulent le Jet laminaire sortant du canal 1; cependant à la sortie du canal 5 aucune pression n'apparatt, car il n'y a pas de pression dans le canal d'amenée 4 ; si, d'autre part, la pression n'est appliquée que dans le canal d'amenée 4, le passage du jet sortant de celui ci est interdit patte Jet laminaire provenant du canal 1 qui arrive librement jusqu' au canal de réception 3 . Dans le canal de réception complémentaire 5, la pression ntapparatt que lorsque la pression est appliquée à l'entrée du canal 2 et à l'entrée du canal 4, ce qui est représenté par le tableau de la Fig. 7b En réalisant l'opération "ET" par rapport à la sortie Y (Fig. 7a), le dispositif garde la capacité d'un amplificateur à turbulence de réaliser l'opération nOU-NON"-pour les signaux par les canaux de commande 2 et 2' par rapport à la sortie X Sur la Fig. 8a, on a représenté un exemple de réalisation de l'opération logique "OU" (AVB) . La pression à la sortie Y n'apparat qu'en présence d'un signal (pression) dans l'un des canaux de commande 2 ou 2', ce qui est représenté par le tableau de la Fig. 8b, car lorsqu'une pression constante est appliquée au canal d'amenée complémentaire 4, le canal de réception 5 sert de seconde sortie non réversible Y de l'amplificateur à turbulence. A la sortie est réalisée l'opération "OUNON" Sur la Fig.9a, on a donné un. exemple de réalisation de l'opé- ration logique "Négation de l'implication" (A3). La pression à la sortie Y n'apparat que lorsqu'un signal est envoyé à l'entrée raccordant les canaux 2 et 4 et n'est pas appliquée dans le canal de commande complémentaire 6 . Dans tous les autres cas, la pression dans le canal de réception complémentaire 5 n'apparatt pas, ce qui est expliqué par le tableau représenté sur la Fig. 9b Les Fig. lOa et 10b expliquent le fonctionnement du dispositif réalisant la fonction de mise en mémoire du signal .L'application au canal d' amenée supplémentaire 4 d'une pression constante pro venant.d'une source 14 correspond à la pression dans la zone I (Fig. 6) C'est pourquoi.le jet.sortant de ce canal n'influence pas sensiblement le. je.t laminaire sortant du canal 1 (Fig-. 10a) et dans le canal de réception 3, et par conséquent, une pression est maintenue.à la sortie 15, tandis que dans le canal complémentaire de réception 5 et à la sortie 16 il n'y a pas de pression .Cet état qui est l'état initial, est.maintenu tant qutun signal d'effacement n'est pas envoyé dans le canal de commande 2 Lorsque le jet laminaire est désintégré par le signal d'effacement envoyé dans le canal 2, le jet provenant du canal 4 passe librement dans le canal complémentaire de réception 5 (Fig. 10b) en créant dans celui-ci et à la sortie 16 une pression, et à travers la contre-réaction 7 et le canal de commande 2', maintient le jet sortant du canal 1 en état de turbulence .Alors, la pression disparalt dans le canal de réception 3 et à la sortie 15 Ce nouvel état est maintenu tant qu'à travers le canal 6 n'est pas acheminé le signal d'emmagasinage qui désintègre-le jet sortant du canal 4 en rétablissant l'état initial On remarquera que le canal 6 par lequel est réalisé ltemma- gasinage peut être disposé dans cycas de manière que le jet sort art dicelui-ci coupe le jet sortant du canal 2' comme indiqué par la flèche A-en pointillé sur la Fig. lOb La Fig. 11 représente un basculeur à commande symétrique. La pression d'alimentation provenant de la source l)-d'ali- mentation est amenée aux canaux d'alimentation 1 et 1' . De plus, une pression constante correspondant à la zone II de la dépendance représentée sur la.Fig.-6 est appliquée à partir-de la source 14 au canal d'amenée complémentaire 4-.Par-l'entrée 17 (Fig.ll) de mise à zéro, c'est-à-dire à travers le canal de commande 2, on éta blit- l'état initial.du basculeur de façon qu'à la sortie 18 une pression-.soit maintenue par.-le- jet laminäire.sortant-du canal 1', et qu'à la sortie 19 il n'y ait pas de pression, car le jet qui sort du canal d'alimentation i est rendu turbulent par le jet de commande sortant du canal 2' et n'arrive pas jusqu'au canal de réception 3 . Si l'on doit assurer la mise à zéro non seulement en cas d'absence d'un signal d'entrée, mais aussi lorsqu'il agit, on doit, à cet effet, amener le signal de mise à zéro simultanément au canal de commande 2 et au second canal complémentaire de commande 6 comme indiqué par la flèche B .Lorsqu'un signal d' inversion impulsionnel de 1,0 + 1,5 ms est appliqué à l'entrée symétrique 20 du basculeur, ctest-à-dire au canal 6, le jet sortant du canal 4 est libé pour la durée de cette impulsion et pénètre librement sous la forme d'une impulsion de pression dans le canal coaxial opposé 5, et par la liaison 11, vers le canal de commande 2"; alors le jet allant du canal 1' vers le canal 3', est rendu turbulent et n'atteint plus le canal 3f .Il se produit une commu- tation : la pression à la sortie 18 tombe à zéro ; le jet de commande sortant du canal 2' et arrivant par la liaison 12 du canal 3' disparaît, tandis que le jet laminaire provenant du canal d'alimentation 1 est rétabli et, du fait qu a ce moment le jet provenant du -canal 4 est de nouveau coupé par le jet issu du canal 6 (c'est d'après cet indicerque la durée de l'impulsion d'inversion envoyée à l'entrée du basculeur vers le canal 6 est choisie égale à 1,0 + 1,5 ms), le jet passe librement vers le canal de réception 3 en créant à la sortie 19 une pression, qui est transmise par la liaison 10 du canal 3 au canal de commande 2"', en maintenant à l'état turbulent le jet qui sort du canal 1t. Les longueurs des voies de liaison sont choisies de manière que le jet qui retient le jet sortant du canal 2"' apparaisse avant le rétabjlssemént du jet sortant du canal 1' Le basculeur maintient son état lorsqutà la sortie 19 apparaît une pression tandis qu'à la sortie 18 il n'y a pas de pression, jusqu'à ce quta ltentrée du basculeur soi * cheminée l'impulsion suivante . Durant l'action de l'impulsion, le jet sortant du canal 4 est libéré et dans ce cas, il désintègre le jet laminaire allant du canal 1 au canal 3 .Ceci se produit selon un principe de collision de deux jets libres pratiquement égaux, car l'alimentation appliquée aux canaux 1 et 4 est pratiquement identique et correspond à la zone II (Fig. 6) . Le jet sortant du canal 1 s'écarte et cesse a'arriver au canal 3 .Une commutation inverse du basculeur se produit et ce dernier revient à l'état initial : la pression à la sortie 19 tombe à zéro, le jet de commande sortant du canal 2" ' disparaît, le jet laminaire sortant du canal 1' est rétabli et à 1a sortie i8 apparat une pression, qui est transmise par la liaison 12 du canal 3' au canal de commande 2' en rendant turbulent le jet sortant du canal 1, et à ce moment le Jet sortant du canal 4 est bloqué par le jet sortant du canal 6. Au cours de la commatation inverse du basculeur, la liaison 11 raccordant le canal de réception complémentaire 5 au canal de commande 2tt n'est pas en jeu, et il n'y a donc pas dlimpulsion de pression à la sortie 21 . C'est pourquoi la sortie- 21 est une troisième sortie impulsionnelle du basculeur en plus- des- deux sorties potentielles 18 et 19 Après la commutation inverse du basculeurs celui-ci se trouve à L'état initial jusqu'à l'impulsion d'entrée d'inversion suivant e Dans le cas du comptage de signaux impulsionnels, non pas d'inversion, mais de potentiel, le basculeur est raccordé à travers un dispositif de mise en forme d'impulsions quelconque, par exemple, à travers le dispositif 22 (représenté sur la Fig. il en pointillés) qui se compose d'un àmplificateur à turbulence avec un canal auxiliaire 23 et une ligne à retard 24 à l'entrée . Lorsqu'un signal de potentiel sous forme d'une pression est appliqué à l'entrée 25 du dispositif 22, l'onde du front avant de la pression d'entrée passe simultanément au canal de commande 2"n et à la ligne à retard 24 .Le jet sortant du canal de commande 2"" en sortant le premier rend turbulent le jet qui sort du canal d'alimentation 1", et ceci tant que le jet sortant du canal 2"" n'est pas coupé par le jet sortant du canal de commande auxiliaire 23 (dont l'axe coupe l'axe du canal 2""), qui apparat avec un retard de 0,2 à 0,5 ms . il en résulte que le jet laminaire allant du canal" au canal 3" est coupé pour une courte durée en créant à la sortie 26 du dispositif 22 -une impulsion d'inversion qui attaque l'entrée de comptage 20 du basculeur L'avantage de la présente invention réside dans le fait que l'amplificateur à turbulence réalisant l'opération logique "OU NON" acquiert des possibilités logiques élargies grâce à la disposition dans celui-ci de canaux complémentaires à travers lesquels on agit au moyen de jets sur le Jet laminaire de l'ampli- ficateur .En utilisant un dispositif logique à fluide avec des possibilités logiques élargies, réalisant diverses opérations logiques ("ET", "OU", mise en mémoire, comptage, etc.) on peut construire des installations de commande avec un nombre de composants considérablement plus réduit, que lorsqu'on construit ces installations avec des amplificateurs à turbulence classiques Ces dispositifs logiques à fluide peuvent être exécutés soit comme une série de dispositifs, réalisant telle ou teille opération logique concrète, comme décrit plus haut et représenté en se basant sur des exemples, ou bien comme un dispositif unbersel (le dispositif est représenté sur la Fig. 2) permettant de construire diverses installations de commande avec un raible nombre de compo sants réalisant toutes les opérations logiques REVENDICATIONS 1.Dispositif logique à fluide constitué par un amplificateur à turbulence comprenant des canaux d'alimentation, de commande et de réception, caractérisé en ce qu'à proximité de l'ouverture d'entrée du canal de réception (3) sont placés des canaux coaxiaux (4,5) dont l'axe coupe l'axe du canal de réception principal ()) lfun d'eux étant un canal d'amenée et l'autre étant un canal de réception 2.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal de commande complémentaire (6) disposé de manière que son axe coupe l'axe du canal d'amenée complémentaire (4) avant le point d'intersection de celui-ci avec l'axe du canal de réception (3) de l'amplificateur 9. Dispositif suivant la revendicaton 2, caractérisé en ce que pour réaliser la fonction de mise en mémoire, la sortie du canal complémentaire de réception (5) est raccordée à entrée de l'un des canaux de commande (2'),. le canal d'amenée (4) étant raccordé à la source (14) de pression constante, et le canal complé mentaire dé commande (6) étant une entrée d'earegistrement 4. Basculeur à commande symétrique, caractérisé en ce qu'il contient un dispositif suivant la revendication 2 et un amplificateur à turbulence (9) comprenant des canaux d'alimentation (l'),de commande (2", 2W') at de réception (3'), le canal de réception (3') ainsi que l'un et l'autre canaux de commande (2"', 2") étant raccordés respectivement à l'un des canaux de commande (2'), au canal de réception ()) et au canal de réception complémentaire (5) du dispositif (8), dont le canal d'amenée complémentaire (4) est raccordé à la source (14) de pression constante, tandis que le canal complémentaire de commande (6) constitue une entrée symétrique