Brevet FR2064421A1 — publié le 19710723

La présente invention concerne ion appareil à mémoire qui convertit des ensembles variables de signaux numé-» riques pneumatiques L/0 en tin signal analogique unitaire pneumatique. 5 On fait souvent fonctionner dans l'industrie des installations dans des locaux comportant des risques d'explosion. Pour employer des appareils électriques dans ces locaux il faut prendre des mesures de protection coûteuses si bien qu'on utilise autant que possible des appareils alimentés en énergie d'une 10 autre manière. C'est ainsi qu'on préfère - pour la régulation et la commande d'ensembles comportant des risques d'explosions -des appareils pneumatiques par exemple. Etant donné que les appareils pneumatiques de commande programmables ne peuvent émettre que des informations dans le système binaire (signaux L/0) 15 les signaux L/0 doivent être convertis en grandeurs analogiques. On a besoin pour cela d'un convertisseur numérique-analogique qui transforme l'ensemble de signaux pneumatiques L/0 qui apparaissent à la sortie de l'appareil de commande en un signal unitaire analogique. Il est ainsi possible d'afficher des 20 valeurs variables de grandeurs analogiques, comme, par exemple, les valeurs de consigne de circuits de réglage, pendant le fonctionnement d'une commande automatique. Pour pouvoir également utiliser des appareils pneumatiques de commande programmables par l'intermédiaire de 25 bandes perforées ou de cartes perforées, il est nécessaire de rassembler les informations élémentaires sous forme binaire émises par le décodeur de l'appareil de commande dans "un circuit à mémoire, pour pouvoir ensuite retransmettre à la demande l'information globale au convertisseur numérique-analogique. 30 On connaît des convertisseurs numérique-analogi que fonctionnant électriquement. Cependant, ils ne peuvent être employés comme tels dans les locaux où existent des risques d'explosion à cause du jaillissement éventuel d'étincelles. Pour pouvoir les employer dans des locaux où il existe des risques 35 d'explosion, une double conversion (pneumatique/électrique et électrique/pneumatique) est nécessaire. Leur emploi n'est donc pas avantageux à cause de la complication accrue de l'appareillage et de l'accumulation des erreurs dues audit appareillage. 40 On connaît également, un convertisseur numérique- 70 37411 2 2064421 analogique à fonctionnement pneumatique, qui fonctionne selon le principe de l'équilibrage des forces. Les forces élastiques engendrées par les signaux numériques et appliquées à un côté d'un fléau de balance, sont équilibrées de l'autre coté 5 par un ensemble de tuyères et de chicanes. La pression de commande analogique de ce système est fonction de l'ensemble des signaux numériques appliqués. Un des inconvénients de cet appareil consiste en ce que la précision est fonction du réglage des ressorts et de la détermination du point d'application. De 10 plus, la constance à long terme est insuffisante à cause du changement des caractéristiques des ressorts. Pour conserver une valeur analogique pendant un temps déterminé, les signaux numériques doivent être appliqués pendant ce temps. L'invention a pour objet de permettre d'afficher, 15 dans des installations où existent des risques d'explosion, des valeurs variables de grandeurs analogiques, comme par exemple des valeurs de consigne de circuits de réglage, pendant le fonctionnement d'une commande automatique, cependant que les signaux numériques peuvent être introduits et mémorisés simultanément 20 ou dans un ordre quelconque et ensuite appelés à la demande. La reproductibilité à long terme doit être satisfaisante. La grandeur analogique doit pouvoir être représentée avec une erreur inférieure ou égale à + 1%. Cet objet est atteint avec un convertisseur pneu-25 matique numérique-analogique qui est constitué par des étranglements branchés en série, dont la résistance à l'écoulement augmente suivant une progression géométrique, et qui sont combinés de manière à fonctionner suivant trois voies et par des éléments logiques pneumatiques jouant le rôle de mémoire. 30 En vue de la conversion de combinaisons variables de signaux pneumatiques L/0 en un signal unitaire analogique, les étranglements sont intercalés dans un courant d'air ayant un débit constant par unité de temps, par des signaux numériques L/0 qui donnent par .un montage en série la somme des diverses 35 chutes de pression amplifiée jusqu'à un niveau de signal unitaire. Dans ces conditions les signaux de commande peuvent être enregistrés simultanément ou dans un ordre quelconque par la mémoire et être à nouveau appelés à la demande. Les avantages obtenus avec la présente invention 40 consistent en ce qu'on peut réaliser le convertisseur numé- 70 37411 3 2064421 rique-analogique pneumatique selon l'invention à partir de blocs fonctionnels préfabriqués. L'appareil selon l'invention est constitué par des éléments qui ne sont soumis pratiquement à aucune usure, si bien qu'on atteint une grande durée utile 5 et une bonne reproductibilité à long terme. Le montage selon l'invention proposé en vue de la mémorisation et de l'appel des signaux L/0 présente l'avantage que les signaux de commande numérique pneumatique peuvent être appliqués simplement par impulsions ; de plus, ils peuvent 10 être introduits simultanément ou dans un ordre quelconque. La mémoire interne avec ensemble de positionnement présente en particulier l'avantage que, par des réglages des blocs fonctionnels générateurs d'impulsions et à retard et grâce à l'inertie de l'ensemble branché en aval, le signal analogique 15 de sortie ne diminue pas d'abord jusqu'à sa valeur zéro lors d'une modification de programmation de la mémoire, mais au contraire prend une valeur égale à la nouvelle valeur programmée. De plus, il est considéré comme avantageux que, pour la programmation de plusieurs convertisseurs pneumatiques numériques-analo-20 giques, un seul circuit commun de mémoire soit nécessaire. La complication de l'appareillage est ainsi réduite. Les exemples de réalisation ci-après permettent de mieux comprendre l'invention. Le relais à double membrane utilisé à titre d'exemple ne représente qu'une forme de réalisation 25 préférée. En principe, on peut réaliser aussi le convertisseur numérique-analogique, la mémoire commune et la mémoire interne associée à un ensemble de positionnement avec d'autres éléments logiques pneumatiques statiques, comme par exemple avec des éléments à disque ou à membrane avec des ressorts (micro-rup-30 teurs pneumatiques) ou avec des éléments à micro-piston. Le schéma de principe de la figure 1 représente un exemple de réalisation d'un convertisseur numérique analogique (CNA) pneumatique. Un régulateur manométrique différentiel alimenté sous une pression constante à l'admission débite 35 une quantité constante d'air par unité de temps. Les étranglements introduits dans le courant d'air par les signaux L/0 2 2 de commande (L = 1,1 à 1,4 kgp/cm ; 0 = 0 à 0,3 kgp/cm ) provoquent à l'entrée du circuit une augmentation de pression déterminée qui est amplifiée par un transmetteur et est amenée 40 au niveau de signal unitaire nécessaire. Une amplification de 70 37411 4 2064421 la pression est nécessaire parce que le circuit est réalisé pour la région des basses pressions, autrement dit, ce niveau p de signal compris entre 0,2 et 1 kgp/cm ne peut être obtenu directement, car dans ce cas, il faut tenir compte des per-5 tes de charge dans- les branches en dérivation sur les étranglements qui n'ont pas été introduits. Par l'échelonnement des chutes de pression suivant une progression géométrique, il est possible de subdiviser, avec sept étranglements seulement un intervalle de pressions de 0,2 à 1 kgp/cm en cent vingt- x 2 10 septièmes correspondant chacun à 0,006j5 kgp/cm . Cela conduit à une erreur relative inférieure ou égale à + 0,35 %» rapportée à 2 —* 1 kgp/cm . La figure 2 représente un schéma de principe d'un exemple de réalisation d'un circuit à mémoire destiné au con-15 vert'isseur numérique-analogique pneumatique selon l'invention. Ce circuit d'introduction et de sortie fonctionne de la manière suivante : si des signaux de commande sont appliqués simultanément ou successivement aux sorties Bl... B7, ils sont mémorisés dans la mémoire commune. Si l'état programmé doit être 20 pris en charge par une mémoire interne, ton autre signal de commande, par exemple à la sortie B9, devient nécessaire. Grâce à la combinaison d'un bloc fonctionnel émetteur d'impulsions et à retard (ensemble de positionnement pour mémoire interne) ce signal de commande est suffisant pour effacer l'état programmé 25 antérieurement dans la mémoire interne et le remplacer par le nouvel état obtenu dans la mémoire commune. Le changement de programme de la mémoire commune commence par le signal d'effacement à la sortie B8, qui ramène la mémoire commune à la position zéro. Cette mémoire est ainsi préparée pour la programma-30 tion suivante par l'intermédiaire des sorties B1 à B7. Les figures 3a à 3b représentent la disposition des éléments pneumatiques logiques sous la forme de relais à double membrane dans la mémoire commune qui est branchée en amont du convertisseur numérique-analogique. 35 Les figures 4a à 4c représentent la disposi tion des éléments fonctionnels pneumatiques dans la mémoire in-. terne et dans le convertisseur numérique-analogique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de L'art aux dispositifs et procédés 40 qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 70 37411 5 2064421 REVENDICATIONS 1.- Convertisseur pneumatique numérique-analogique à mémoire, caractérisé en ce qu'il est constitué par des étranglements branchés en série, dont la résistance à l'écoulement 5 augmente suivant une progression géométrique, associés à des éléments logiques pneumatiques fonctionnant suivant trois voies ainsi qu'une mémoire constituée par des éléments logiques pneumatiques jouant le rôle de mémoire. 2.- Utilisation d'un convertisseur pneumatique 10 numérique-analogique avec mémoire selon la revendice.tion 1, pour la conversion de combinaisons variables de signaux L/0 pneumatiques en un signal analogique unitaire, caractérisé en ce que des étranglements sont introduits par des signaux numériques L/0 dans un courant d'air à débit constant par unité de temps 15 et donnent, par leur branchement en série, la somme-amplifiée jusqu'à un niveau de signal unitaire-des diverses chutes de pression. 3.- Utilisation d'un convertisseur pneumatique numérique-analogique à mémoire selon la revendication 1, carac- 20 térisé en ce que les signaux de commande peuvent être enregistrés simultanément ou dans un ordre quelconque par la mémoire et être appelés à nouveau à la demande.