Brevet FR2108002A1 — publié le 19720512

Les moyens conventionnels de conversion d'un signal numérique en une valeur analogique prennent ..généralement .la forme d'un dispositif électrique qui comprend essentiellement, en combinaison, des moyens relais, des condensateurs, des 5 résistances, des transistors et autres composants électroniques. Un tel dispositif connu a souvent un fonctionnement défectueux en ce qu'il est souvent soumis à des problèmes de production de chaleur et d'étincelles, d'usure des contacts de relais, de défaillance des contacts, et de détérioration des composants 10 électroniques, et en ce que les transistors sont habituellement altérés par des radiations ou un champ magnétique et ne peuvent être utilisés à température élevée. Ainsi, la durée de vie du dispositif connu est limitée, et il ne peut être Utilisé que dans des conditions restreintes. 15 C'est un objet de la présente invention de fournir un convertisseur numérique-analogique dans lequel un signal numérique, sous la forme d'un signal pulsatoire d'entrée pneumatique, est transformé en une valeur analogique au moyen d'un circuit fluidique, comportant des éléments fluidiques 20 purs, qui est sensible à une cadence de pulsation du signal d'entrée. C'est un autre objet de la présente invention de fournir un convertisseur numérique-analogique qui transforme un signal numérique, sous la forme d'un signal pulsatoire pneumatique 25 produit dans un instrument tel qu'un débimètre ou similaire, en une valeur analogique telle qu'une pression moyenne, et qui transmet la valeur analogique à un instrument analogique conventionnel tel qu'un manomètre, un dispositif d'enregistrement pneumatique ou un autre instrument de commande. 30 C'est un autre objet de la présente invention de fournir un convertisseur numérique-analogique qui est de construction simple, qui est moins sensible aux variations de température et similaires, et qui a une durabilité améliorée car il ne comporte pas d'éléments qui peuvent être soumis à usure mécani-35 que. C'est un autre objet de la présente invention de fournir un convertisseur numérique-analogique fluidique qui peut être utilisé efficacement lorsqu'il y a risque d'incendie. La description suivante, que l'on lira en se reportant 40 aux dessins annexés, va mettre en évidence ces objets de la 71 08298 2 2108002 présente invention, ainsi que d'autres objets et avantages de cette dernière. La Figure 1 est un schéma simplifié représentant un mode de réalisation du convertisseur numérique-analogique selon la 5 présente invention; La Figure 2 est un diagramme qui montre les relations, en fonction du temps, entre les ondes de signaux dans les différentes parties de l'appareil qui est représenté sur la Figure 1, et dans lequel la courbe de la Figure 2(a) représente un signal 10 pulsatoire d'entrée, la courbe de la Figure 2 (b) un signal pulsatoire à la sortie d'un élément amplificateur du type à déviation, et la courbe de la Figure 2(c) une forme d'onde intégrée ainsi qu'une pression moyenne de celle-ci dans un circuit intégrateur; 15 La Figure 3 est un schéma simplifié représentant un autre mode de réalisation du convertisseur numérique-analogique selon la présente invention; et La Figure 4 représente le principe de l'appareil qui est représenté sur la Figure 3. 20 Reportons-nous à la Figure 1 : le repère (1) désigne une entrée qui est destinée à un signal pulsatoire pneumatique et à laquelle un signal pulsatoire pneumatique est fourni à une certaine cadence d'impulsions. Le repère (2) désigne un premier élément OU conformateur d'impulsions, le repère (3) un premier 25 élément NI connecté à la sortie dudit premier élément OU (2), lé repère (4) un second élément OU connecté à la sortie dudit premier élément OU (2) par 1'intermédiaire.d'une première diode (5) et d'un circuit retardateur (8) comportant un premier étranglement de débit (6) et une première chambre de volume (7), le 30 repère (9)un second élément NI ayant deux entrées (9^) et O2) connectées respectivement à la sortie du second élément OU (4) et à celle du premier élément NI (3), et le repère (10) un élément OU-NI connecté à la sortie du second élément NI (9). Les éléments OU-NI (10) ont des sorties (10^) et (IO2) qui 35 sont respectivement connectées aux entrées (11^) et (1X2) d'un élément amplificateur du type à déviation (11) qui est un amplificateur proportionnel analogique comprenant un élément amplificateur fluidique pur. L'élément amplificateur (11) a une sortie (II3) à laquelle l'élément (11) produit une impul-40 sion conformée ayant une valeur de crête constante et une 71 08298 3 2108002 largeur constante. Le repère (12) désigne un circuit intégrateur comportant des diodes (13) et CL4), un étranglement de débit variable (15) et une seconde chambre de volume (16). La seconde chambre de volume (16) est connectée à un indicateur de pression 5 (17). Ainsi, le signal de sortie de l'élément (11) est intégré par le circuit (12) et, sous l'effet de la seconde chambre de volume (16), est indiqué par l'indicateur de pression (17) en tant que pression moyenne ou valeur analogique. Le repère (18) désigne un autre élément amplificateur du type à déviation 10 comportant un indicateur de pression (19), que l'on peut utiliser lorsqu'on le désire pour amplifier l'indication de pression. Le repère (20) désigne une source d'air comprimé fourni à chacun des éléments, le repère (21) une source distincte drair comprimé fourni à l'élément amplificateur à déviation (11), 15 et le repère (22) un régulateur de pression prévu dans le passage qui mène de la source d'air (21) à l'élément (11). On va maintenant décrire le fonctionnement de l'agencement ci-dessus. ^ Quand un signal pulsatoire pneumatique est fourni par un 20 mécanisme compteur ou autre mécanisme générateur d'impulsions pneumatiques à lrentrée (1) de l'appareil, un signal "1" est appliqué à l'entrée (2^) du premier élément OU (2), si bien que le signal "1" apparaît conformé à la sortie (2de l'élément (2). 25 Puisqu'une partie du signal de sortie "1" est, d'une part, directement fournie à l'entrée (3^) du premier élément NI (3), un signal "O" apparaît à la sortie (32) de 1*élément (3). Le signal de sortie de l'élément (3) est ensuite transmis à l'entrée O2) 35 avec un certain retard, à l'entrée (9^) du second élément NI (9). Quand un signal "0" est fourni à l'entrée (92) du second élément NI (9), un signal pulsatoire pneumatique "1" est engendré à la sortie (93) côté NI. Quand le signal "1" est 40 fourni, par l'intermédiaire du circuit retardateur (8), à 71 08298 4 2108002 l'entrée (9^ de l'élément (9), la sortie de l'élément (9) est commutée sur la sortie (9^) côté OU et ainsi le signal de sortie devient "0" du côté NI. Par conséquent, le signal de sortie du second élément NI 5 (9) prend la forme d'un signal pulsatoire pneumatique dont la largeur correspond au retard (t) du circuit retardateur (8) quelle que soit la valeur de la cadence de pulsations. Le signal pulsatoiœpneumatique, à la sortie (93) du second élément NI (9) est transmis à l'élément OU-NI (10), 10 dont les sorties sont ensuite transmises, depuis ses sorties (10^) et (102), aux entrées (11-^) et (112) > respectivement, de l'élément amplificateur (11) du type à déviation. On peut ainsi obtenir une impulsion pneumatique à valeur de crête limitée à la. sortie (II3) de l'élément amplificateur (11). 15 Ainsi, quand l'entrée (1) des impulsions pneumatiques reçoit un signal pulsatoire tel que celui représenté par (a) sur la Figure 2, le signal de sortie, à la sortie (II3) de l'élément amplificateur (11), est une impulsion pneumatique conformée qui a, comme le montre (b) sur la Figure 2, une 20 largeur constante (t) et une valeur de crête constante (S). Le signal pulsatoire pneumatique à largeur d'impulsion constante et à valeur de crête d'impulsion constante est envoyé, par l'intermédiaire de la diode (13), dans la chambre de volume (16) pour y être momentanément emmagasiné, la pression 25 emmagasinée étant déchargée par 1'étranglement de débit variable (15) et la diode (14) quand le signal devient "O" à la sortie (113) de l'élément amplificateur (11), ce qui a pour effet de réduire la pression de façon à engendrer une sortie intégrée telle que celle représentée par ( La pression moyenne peut ensuite être indiquée dans l'indicateur de pression (19), lorsqu'on le désire, par l'intermédiaire 35 du second élément amplificateur (18) du type à déviation, qui amplifie la pression moyenne. Reportons-nous à la Figure 3 qui représente un autre mode de réalisation de la présente invention : le repère (loi) désigne une entrée à laquelle est fournie une impulsion 40 pneumatique proportionnelle à une vitesse de rotation, le repère 71 03298 5 2108002 (102) un premier élément NI conformateur d'impulsions, le repère (103) un second élément NI ayant une entrée (103^) connectée, par l'intermédiaire d'une diode (104) et d'un circuit retardateur (D) comprenant une chambre de volume (105) et 5 un étranglement de débit (106), à la sortie (1022) du premier élément NI (102). Le repère (107) désigne une porte ET ayant des entrées (107^) et (1072) destinées à recevoir les signaux d'entrée desdits éléments NI (102) et (103), respectivement. La porte ET (107) a également une sortie (107g) gui est connec-10 tée à un élément amplificateur (108) de pression pneumatique. Les éléments (102), (103) et (107) constituent un circuit conformâteur (A) pour l'élément (108). L'élément amplificateur (108) peut être constitué par un élément logique fluidique pur tel qu'un élément bascule et joue le rôle d'une valve de 15 commutation ayant une valeur de crête prédéterminée. Une source d'alimentation (109) en air comprimé à une pression déterminée est raccordée à une entrée (108^) de l'élément (108), et la sortie (IO82) de l'élément (108) est connectée à un circuit intégrateur (B) comportant des diodes (110) et 20 (111)» des étranglements de débit variables (112) et (113), et une chambre de volume (114). Le repère (115) désigne un élément de polarisation connecté au circuit intégrateur (B) et formant un circuit de polarisation (C) en compagnie d'un étranglement de débit (116), ce qui fait qu'une sortie analogi-25 que est produite à la sortie (117) du circuit (C). Sur ce dessin, le repère (118) désigne un régulateur de pression, le repère (119) un étranglement de débit variable, et le repère (120) une source d'air destinée à un générateur d'air puisé. 30 L'agencement de la Figure 3 peut être représenté par le schéma de la Figure 4, et on va maintenant décrire le fonctionnement de cet agencement en se référant à la Figure 4 ainsi qu'à la Figure 3. Un signal pulsatoire pneumatique est fourni par un mécanisme 35 compteur,ou autre mécanisme générateur d'impulsions pneumatiques, à l'entrée (loi). Quand un signal "1" est appliqué à l'entrée (102^) du premier élément NI (102), un signal "O" est produit à la sortie de ce dorniet. " Ensuite, l'entrée (1072) de la porte ET (107) reçoit 40 immédiatement le signal "O". D'autre part, le signal "O" 7r 08298 6 2108002 est également fourni, par l'intermédiaire de la diode (104) et du circuit retardateur (D) comportant la chambre de volume (105) et l'étranglement variable (106), au second élément NI (103). Ainsi, un signal "1" apparaît à la sortie (lOSj) 5 du second élément NI (103) et est envoyé à l'entrée (107^) de la porte ET (107). Ainsi, les entrées (107^) et (1072) de la porte ET (107) reçoivent respectivement des signaux "1" et "0", si bien qu'aucun signal de sortie n'apparaît à la sortie (107^) de la 10 porte ET (107). Quand le signal issu de l'entrée (101) devient "0", alors un signal "1" apparaît à la sortie (1022) du premier élément NI (102). Ainsi, l'entrée (I072) de la porte ET (107) reçoit immédiatement le signai "1", tandis que l'entrée 15 (107^) reçoit encore le signal "1", si bien que la porte s'ouvre en produisant un signal de sortie à la sortie (1073) de la porte ET (107). Une partie du signal qui est produit au premier élément NI (102) est fournie, par l'intermédiaire de la diode (104) et 20 du circuit retardateur (D) comportant la chambre de volume (105) et l'étranglement de débit variable (106), au second élément NI (103) avec un retard prédéterminé (t). Ainsi, au bout du temps (t), le signal "1" disparaît à la sortie (1032) de l'élément (103), si bien que le signal qui est fourni à 25 l'entrée (107^ de la porte ET (107) se change de "1" en "0". Par conséquent, des signaux différents sont appliqués aux entrées(107^) et (1072) de la porte ET (107) de façon à fermer la porte et à mettre fin au signal de sortie venant dè'la sortie (1073). 30 De la manière décrite ci-dessus, la porte ET (107) produit à sa sortie (107-j) une impulsion unique ou bien une impulsion différentielle dont la largeur correspond au retard (t) déterminé par le circuit retardateur (D). De plus, la largeur cfe l'impulsion est limitée à une valeur prédéterminée quelle 35 que soit la cadence des impulsions et, comme le montre la Figure 4, une impulsion pneumatique initiale, irrégulière et indistincte, est transformée en un signal pulsatoire de largeur (t) . Ainsi, le signal pulsatoire dont la largeur des impulsions 40 est prédéterminée est envoyé dans l'élément amplificateur (108) 71 08298 7 2108002 de pression pneumatique, tel qu'un circuit à bascule, de • façon à laisser passer l'air à pression constante venant de la source (109) selon le numéro de l'impulsion fournie. Par ce moyen, un signal pulsatoire de valeur de crête prédéterminée 5 (U) peut être obtenu à la sortie (1082) de l'élément 108, comme le montre la Figure 4. Ensuite, le signal pulsatoire de valeur de crête prédéterminée (£) est fourni par l'intermédiaire de la diode (110) à la chambre de volume (114) du circuit intégrateur (B) pour 10 y être momentanément emmagasiné et pour être déchargé, par l'étranglement de débit variable (112) et la diode (111), du côté sortie de 1'élément (108). On peut ainsi obtenir une forme d'onde intégrée, comme le montre la Figure 4. L'onde intégrée est ensuite envoyée dans le circuit de 15 polarisation (C) et déchargée en tant que sortie analogique ayant une pression de 0,2 à 1,0 kg/cm2 par exemple. Dans ce mode de réalisation, même lorsque le signal pulsatoire pneumatique est interrompu dans des conditions telles qu'un signal (1) est maintenu sans interruption à 20 l'entrée (101), le signal de sortie reste "O" à la sortie (1022) du premier élément NI (102), tandis qu'un signal "1" est produit à la sortie du second élément NI (103), si bien que des signaux respectifs "1" et "0" sont fournis aux entrées (107^) et (1072) de la porte ET (107). Par conséquent, aucun 25 signal de sortie ne sera produit à la porte ET. De même,quand le signal pulsatoire reste "0" à l'entrée (101), la porte ET (107) reçoit le signal de sortie "1" à son entrée (1072) depuis le premier élément NI (102), tandis que l'entrée (1071) qui est connectée au côté NI du second élément NI (103) reçoit 30 un signal "0", si bien qu'aucun signal de sortie n'est produit à la porte ET (107). On ne rencontre ainsi pas de difficultés de fonctionnement. Bien que la présente invention ait été décrite par référence à deux modes de réalisation, il est entendu qu'on peut lui 35 apporter des changements ou des modifications sans s'écarter de l'esprit ou du champ d'application de l'invention tel qu'il est défini par les revendications annexées. 71 08298 8 2108002 REVENDICATIONS 1. Un convertisseur numérique-analogique fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend : un premier circuit conformateur d'impulsions pneumatiques destiné à mettre un signal pulsatoire pneumatique 5 d'entrée en forme de signal pulsatoire pneumatique dont la largeur des impulsions est constante; un second circuit conformateur d'impulsions pneumatiques destiné à mettre 1* signal de sortie dudit premier circuit conformateur en forme de signal pulsatoire pneumatique ayant une valeur de crête constante; et un circuit 10 intégrateur commandé par fluide destiné à intégrer le signal de sortie dudit second circuit conformateur de façon à ce que l'on obtienne une pression pneumatique moyenne. 2. Un convertisseur numérique-analogique fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier circuit 15 conformateur comprend : un premier élément OU commandé par ladite impulsion pneumatique d'entrée; un premier élément NI commandé par le signal de sortie dudit premier élément OU; un second élément OU commandé par le signal de sortie dudit premier élément OU, signal qui est fourni par l'intermédiaire 20 d'un circuit retardateur; et un second élément NI commandé par le signal de sortie dudit premier élément NI et par le signal de sortie dudit second élément OU. 3. Un convertisseur numérique-analogique fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier circuit 25 conformateur comprend ; un premier élément NI commandé par ledit signal pneumatique d'entrée; un second élément NI commandé par le signal de sortie dudit premier élément NI, signal qui est fourni par l'intermédiaire d'un circuit retardateur; et une porte ET commandée par le signal de sortie dudit premier élément 30 NI et par le signal de sortie dudit second élément NI. 4. Un convertisseur numérique-analogique fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second circuit conformateur comprend un élément OU-NI commandé par le signal de sortie dudit premier circuit conformateur, et un élément 35 amplificateur du type à déviation commandé par deux signaux de sortie de l'élément OU-NI. 5. Un convertisseur numérique-analogique fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second circuit conformateur comprend un élément bascule commandé par le signal 40 de sortie dudit premier circuit conformateur. 71 08298 9 2108002 6. Un convertisseur numérique-analogique fluidique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit ^intégrateur comprend : une première diode qui laisse le signal de sortie dudit second circuit conformateur la traverser; une chambre de 5 volume destinée à recevoir le signal de sortie qui a traversé ladite première diode; et une dérivation comportant une seconde diode,qui laisse passer en sens inverse un débit venant de la chambre de volume; et un étranglement de débit connecté en s érie à ladite seconde diode, ladite dérivation étant parallèle lO à ladite première diode.