Brevet FR2107929A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un générateur de fonction pour former électriquement des fonctions quelconques comportant une variable indépendante par approximation fractionnée, rlotamment linéaire, de la fonction» 5 Des générateurs de fonctions connus de ce type, par exemple des générateurs de fonctions à diodes, ont pour inconvénient que la fonction à former est définie par la pente des segments de droite reliant deux points x^/y^" Lorsqu'un point de coordonnées x^/y^ doit être modifié, la pente du seg-10 ment de droite reliant un point précédent à un point suivant doit être à nouveau établie et ajustée. Cela constitue, dans de nombreux cas, une opération trop compliquée et trop longue. Du fait que les générateurs de fonctions sont fréquemment incorporés à des appa-15 reils dratelier qui doivent être utilisés par une main d'oeuvre non-expérimentée, on nr est pas toujours assuré d'un réglage précis de la fonction désirée ou bien de la partie correspondante de la courbe. L'invention a.en conséquence, pour but de 20 fournir un générateur de fonction dans lequel la fonction désirée peut être établie dans des générateurs, par exemple à l'aide de petits boutons de réglage d'échelle étalonnés par la prédétermination des points ^a liaison rectiligne entre points adjacents doit alors être effectuée automatique-25 ment par le générateur de fonction. L;invention concerne.à cet effet,un générateur de fonction caractérisé en ce quril est prévu deux résistances comportant chacune au moins deux bornes de connexion auxquelles sont appliquées des tensions déter-30 minées, chaque résistance étant associée à l'une de deux prises mobiles et accouplées mécaniquement entre elles, la première prise recevant un signal électrique correspondant à sa position sur la résistance et servant de signal de réglage pour un dispositif de réglage de correction qui 35 reçoit, comme signal de guidage,un signal électrique caractérisant la variable indépendante,tandis que la seconde prise fournit un signal caractérisant la variable dépendante de la fonction". En prévoyant deux générateurs de tension 40 disposés par paire et comportant chacun au moins deux bornes 71 34119 2 2107929 de connexion fournissant des valeurs de tension déterminees et trois additionneurs ou soustracteurs electriques parmi lesquels le premier additionneur ou soustracteur forme la somme ou la différence de deux valeurs de tension déterminées appli-5 quées aux bornes de connexion du premier generateur de tension, tandis que le second additionneur ou soustracteur forme la somme ou la différence de deux valeurs de tension déterminées appliquées aux bornes de connexion du second générateur de tension et qurenfin le troisième additionneur ou soustracteur 10 forme la somme ou la différence des tensions caractérisant la variable indépendante et une valeur de tension du second générateur, les sorties des trois additionneurs ou soustracteurs étant reliées à un dispositif de commande de calculateur. L'invention sera mieux comprise en regard 15 de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - La figure 1 représente un générateur de fonction comportant deux voies résistantes et un dispositif 20 de réglage de correction ; - La figure 2areprésente la courbe du potentiel se produisant dans les voies résistantes, - La figure 2b est un schéma définissant les coordonnées, 25 - La figxire 3 représente un générateur de fonction comportant différentes résistances et un dispositif de reglage de correction à mécanisme de commande pas-à-pas ; - La figure 4 représente une variante du générateur de fonction de la figure 3, 30 - La figure 5 represente un générateur de fonction comportant un dispositif d- établissement de la pente des segments de droite nécessaires pour former la fonction. Le générateur de fonction représenté sur la figure 1 comporte deux voies résistantes 10 et 11 qui sont 35 reliées en différents points à des bornes 12, 13, l4, 15, l6 ou 17, l8, 19, 20 et 21„ Ces bornes de connexion 12 à l6 ou 17 à 21 sont sollicitées par des tensions déterminées qui sont prises,par l'intermédiaire de contacts glissants, à des résistances réglables 22, 23, 24, 25 et 26 ou 27, 28, 29, 30 et 31-40 On obtient ainsi la courbe de potentiel représentée sur la 71 34119 3 2107929 figure 2a, pour les voies résistantes 10 et 11. Entre les deux voies résistantes 10 et 11, orientées de jy^férence parallèlement.glissent deux contacts 32 et 33 accorrplés mécaniquement entre eux.. Ces contacts glis-5 sants 32 et 33 sont entraînés par un moteur de manoeuvre 3k. Une borne de sortie 35 est reliée à la prise 32„ Le moteur de manoeuvre 3k est relié à la sortie d;un comparateur 36 à la première entrée duquel est reliée la borne d'entrée 37 du générateur de fonction, tandis que sa seconde entrée est 10 reliée au curseur 33» Le mode de fonctionnement du générateur de fonction est le suivant s A l'aide des résistances 22 à 26, les coordonnées des points x. à x sont établies. A l'aide x n des résistances 27 à 31 les coordonnées y. à y sont établies. Ji 15 En même temps que la détermination de quelques points de la fonction s'effectue automatiquement la connexion électrique entre les différents points par l'intermédiaire des voies résistantes 10 ou 11, Pour obtenir la variable dépendante en fonction d'une variable indépendante, la variable indépen-20 dante x est réglée dans un potentiomètre, non représenté en détail, comportant une échelle par exemple étalonnée et un signal correspondant, par exemple la tension appliquée à la prise du potentiomètre est fournie à la borne d'entrée 37» La borne drentrée 37 est reliée au comparateur 36 de 25 manière que le signal d'entrée soit appliqué à la première entrée du comparateur 36. Ce signal d'entrée sert de grandeur de guidage pour le comparateur 36 et pour le dispositif de réglage de correction contenant le moteur de manoeuvre- 3k. La grandeur de réglage est constituée par la 30 tension obtenue à la prise 33 de la voie résistante 11 et qui correspond à la valeur momentanée U . Le comparateur forme maintenant la différence entre la grandeur d'entrée appliquée à la borne 37, qui caractérise la variable indépendante, et la tension réelle 35 prise à la voie résistante 11. En fonction de la différence entre ces deux valeurs d'entrée, le moteur de manoeuvre 3k est commandé de façon à entraîner les deux prises 32 et 33 accouplées mécaniquement jusqu'à ce que le signal électrique fourni à la borne d'entrée 37 soit égal au signal pris à la kO voie résistante 11. En cas d'égalité de ces deux signaux, le 71 34119 4 2107929 moteur de manoeuvre 34 reste immobile» A l'aide de la prise 32, on peut maintenant obtenir, à la voie résistante 103le signal associé à la grandeur d'entrée U^ (variable indépendante) qui correspond à la variable indépendante. 5 Ce signal est, par conséquent, disponible à la borne de sortie 35 du générateur de fonction» Lorsqu'un point de la courbe doit être modifié, il suffit de changer une résistance ou une paire de résistances» Les connexions avec les points de courbe immédiatement adjacents sont établis auto-10 matiquement par l'intermédiaire des voies résistantes 10 et 11. de sorte que ces points ne sont pas influencés par la manoeuvre des résistances. Des décalages d'ensemble de la courbe peuvent, par exemple.être obtenus en superposant un signal électrique au signal de sortie produit à la borne 35 ou bien au signal 15 d'entrée appliqué à la borne 37- Du fait que le moteur de manoeuvre 34 du générateur de fonction de la Figure 1 prend quelque temps pour déplacer les prises par l'intermédiaire des voies résistantes, il peut s'écouler un temps notable jusqu'à ce que la 20 valeur de la variable dépendante soit appliquée à la borne de sortie 35= Pour réduire ce temps opératoire, il est prévu, dans l'exemple de la figure 3>de brancher les voies résistantes 10 et 11 respectivement entre deux points d'alimentation, à savoir entre les bornes de connexion 12 et 13 ou bien 13 et 25 l4, etc..., en les décomposant en résistances élémentaires 38. La structure et le mode de fonctionnement du reste des circuits de commande sont inchangés et seul le moteur de manoeuvre 34 est remplacé par un mécanisme de commande pas-à-pas 39 pouvant fonctionner en marche avant et en marche ar-30 .rière. Ce mécanisme de commande pas-à-pas 39 relie, en fonction de la différence entre les tensions appliquées à la borne d'entrée 37 et à la prise 33, les prises 32 et 33 aux différents points de connexion 40 des résistances élémentaires 38. 35 Un autre exemple de réalisation a été représenté sur la figure 4. Dans ce cas, les chaînes de résistance ou voies résistantes situées entre les différentes bornes de connexion 12 à 16 ou 17 à 21 sont commutables, c'est-à-dire qu'elles peuvent être branchées-à l'aide d'un 40 mécanisme de commande »entre différents points, par exemple 71 34119 5 2107929 13 et l4, 14 et 15, 15 et l6 ou 18 et 19 19 et 20, 20 et 21» Cela présente 1!avantage qu'une partie seulement de toute la chaîne de résistances ou de toutes les voies résistantes est nécessaire et on obtient ainsi une réduction de prix et une 5 simplification du générateur de fonction Le générâteur de fonction esti^ans ce cas 4l et 42 ou 43 et 44 Entre les prises 4l et 42, il est prévu une chaîne 45 de résistances élémentaires ou bien une voie 10 résistante et entre les prises 43 et 44, il est prévu une chaîne de résistances ou bien une voie résistante 46 similaires. Le comparateur 36 qui est relié par une entrée à la borne de connexion 37 est connecté également au mécanisme de commande pas-à-pas 39 qui déplace les prises 32 et 33 de manière que 15 la prise 33 soit reliee aux points de connexion des résistances élémentaires 38' La prise 33 est reliée, comme dans les autres exemples de réalisation a la seconde entrée du comparateur 36,tandis que la borne de sortie 35 est reliée aux prises 32 de la chaîne de résistances 45. Lorsque les tensions appliquées 20 aux entrées du comparateur 36 sont différentes, la prise 33 est connectée au point de jonction suivant de la chaîne de résistances 46. Le sens de déplacement de la prise est alors fonction de la polarité de la différence de tension aux entrées du comparateur 36. Lorsquril ne se produit aucun équilibre 25 dans la plage des potentiels appliqués, la prise 33 se déplace, en fonction du sens de mouvement, sur l'un des contacts 68 ou 69 et elle sollicite 1 par conséquent le dispositif logique de commande 47 qui determine, en fonction de celui des deux contacts On obtient une solution avantageuse en prévoyant-un dispositif de commande qui reçoit.comme grandeur d'entrée, d'une part, la tension appliquée à la borne d'entrée 40 37 et correspondant à la variable indépendante et, d'autre part, 71 34119 6 2107929 les tensions prises aux points d'alimentation de la chaîne de résistances. Le dispositif de commande détermine si le signal d'entrée appliqué à la borne 37 est compris dans la plage des potentiels appliqués entre les bornes connectées à ce 5 moment ou bien il détermine si le potentiel de ce signal doit se trouver dans une plage de résistances adjacentes» Lorsque le signal d'entrée ne se trouve pas dans la plage connectée momentanément, c'est-à-dire par exemple entre les bornes 43 et 44, le dispositif explore? par l'intermédiaire du méca-10 nisme de commande,les plages adjacentes et il relie dans ce but les chaînes de résistance 45 et 46 aux bornes 44 et 48 et simultanément aux bornes 42 et 49« Lorsque la valeur de fonction n'est pas trouvée dans cette direction, le dispositif logique de commande 47 sollicite un mécanisme de commande 15 50 de manière que les chaînes de résistance 45 et 46 soient reliées dans l'autre direction aux bornes 43 et 51 et simultanément aux bornes 51 et 52. Avec cette disposition, il est possible d'établir initialement un équilibre grossier, c'est-à-dire un réglage grossier et, après que ce réglage 20 grossier a été effectué, on effectue un réglage précis à l'aide des prises 32 et 33» Ce générateur de fonction présente l'avantage d'une grande rapidité et d'un nombre réduit de composants» Un autre exemple de réalisation a été 25 représenté sur la figure 5» Dans ce cas, on suppose qu'un segment de courbe est déterminé par un point de départ x^/y^ ainsi que par la pente du segment de droite assurant la liaison avec un point adjacent xn/yn° Pour obtenir la pente d'un segment de courbe, il est nécessaire de soustraire, 30 d'une part, les coordonnées x de deux points adjacents et, d'autre part, les coordonnées y des mêmes points» Les bornes de connexion 53, 54, 55 et 56 ou 57, 58, 59 et 60 constituent les coordonnées de différents points de la fonction» Ainsi, par exemple, la valeur correspondant à U est appliquée à 35 la borne 54, la valeur correspondant à U est appliquée à yK la borne 55, la valeur correspondant à U^^ est appliquée à une borne 58 et la valeur correspondant à U est appliquée à la borne 59» Les valeurs et U ^ sont déterminées dans un soustracteur 6l qui forme la différence entre les deux 40 valeurs. Le signal de sortie du soustracteur est appliqué 71 34119 \ 7 2107929 1 à un dispositif de commande de calcul 62„ Un autre soustracteur 63 forme la différence entre les tensions appliquées aux bornes 58 et 59 et qui ont été désignées par U et U . La sortie du soustracteur XI XK 5 63 est reliée à une entrée du dispositif de commande de calcul 62. Un troisième soustracteur reçoit, d'une part, la tension U^ qui représente un signal caractérisant la variable indépendante,tandis qu'une seconde entrée de ce soustracteur 64 est reliée à la borne 58 à laquelle est appliquée la ten-10 sion Le circuit de calcul 62 forme le produit des signaux de sortie des soustracteurs 6l et 641tandis que le diviseur forme le quotient des produits des signaux de sortie des soustracteurs 61 et 64 et du signal de sortie du soustracteur 63» Le signal de sortie du dispositif de commande de calcul 62 est exprimé 15 par la relation : (U - U .). (U , - U .) „ x xi yk yi Ce signal de sortie du dispositif de 20 commande de calcul 63 est appliqué à une entrée d'un circuit additionneur 65 dont la seconde entrée est reliée à la borne 54 à laquelle est appliquée la tension U .. Ces deux tensions sont ajoutées de manière à obtenir comme signal de sortie la variable dépendante. 25 (U - U.)o(U -U.) U _ x xi yk yx n y + y± (U . - U .) xk xi L'exemple de réalisation de la Figure 5 comporte, en outre, un dispositif logique de commande 66 qui re-30 çoit comme grandeur d'entrée un signal électrique caractérisant la variable indépendante ainsi que les deux valeurs de tension obtenues aux bornes 58 et 59- Le dispositif logique de commande 66 » est relié à un mécanisme de commande 67 qui est actionné lors-35 que le dispositif logique de commande 66 établit que la variable indépendante ne doit pas être cherchée dans la partie de fonction située entre les bornes de connexion 58 et 59-Le dispositif logique de commande fournit alors au mécanisme de commande 67 un signal qui relie les paires de prises 4l 40 et 42 ou bien 43 et 44 aux bornes 55 et 56 ou bien 59 et 60 71 34119 8 2107929 ou aux bornes 53 et 5^ ou bien 57 et 58„ Le générateur de fonction représenté sur la Figure 5 présente un avantage en ce que les lignes de jonction entre les points d'alimentation 53 à 56 ou bien 5 57 à 60 ne comportent aucun gradin» Dans ce circuit, les valeurs intermédiaires U sont obtenues entre les points U ./U . et y xi yx Uxk/Uyk par un circuit de calcul analogique» En outre, le générateur de fonction de la figure 5 présente, en plus d'une exemption de gradin, l'avantage que la tension de sortie U 10 peut suivre très rapidement la tension d'entrée U^,car les composants de calcul fonctionnent pratiquement sans retard et il ne doit s'effectuer que des commutations entre les bornes de connexion 53 à 56 et 57 à 60. Tous les exemples de réalisation des 15 figures 1 à 5 peuvent être pourvus avantageusement de dispositifs commutables semi-conducteurs, ce qui permet d'augmenter encore la vitesse de travail des générateurs de fonction. En outre, il peut être avantageux,dans quelques cas d'applications,de donner à la courbe caractéristique 20 de résistance des voies résistantes un profil non-linéaire, par exemple un profil correspondant à une fonction logarithmique normale, logarithmique népérienne ou exponentielle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré-25 sentés. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 71 34119 9 2107929 REVENDICATIONS 1°) Générateur de fonction pour former électriquement des fonctions quelconques comportant une variable indépendante par approximation fractionnée de la 5 fonction, générateur caractérisé en ce qu'il est prévu deux résistances comportant chacune au moins deux bornes de connexion auxquelles sont appliquées des tensions déterminées, auquel cas chaque résistance est associée à l'une de deux prises mobiles et accouplées mécaniquement entre elles, la 10 première prise recevant un signal électrique correspondant à sa position sur la résistance et servant de signal de réglage pour un dispositif de réglage de correction qui reçoit comme signal de guidage un signal électrique caractérisant la variable indépendante.tandis que la seconde prise 15 fournit un signal caractérisant la variable dépendante de la fonction. 2°) Générateur de fonction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction est formée par approximation linéaire. 20 3°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de réglage de correction comporte un comparateur de tension dont la première entrée est reliée à un potentiomètre de réglage et dont la seconde entrée est reliée 25 à la prise de la dite résistance.tandis que sa sortie est reliée à un organe de manoeuvre, notamment un moteur, servant à modifier la position des prises accouplées mécaniquement entre elles. 4°) Générateur de fonction suivant l'une 30 quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les résistances sont agencées sous forme de voies résistantes sur lesquelles glisse un contact servant de prise et en ce que chacune des voies résistantes comporte au moins deux bornes de connexion servant à l'application de tensions déterminées. 35 5°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les résistances sont agencées sous forme d'un circuit-série d'au moins deux résistances individuelles auxquelles sont appliquées, en leur point d'extrémité et dans le cas de plus de deux résis-40 tances individuelles, en quelques points de connexion, des 34119 10 2107929 tensions déterminées, auquel cas Les prises d'un commutateur relié au comparateur de tension et servant d'organe de manoeuvre peuvent être connectées aux points d"extremité et de jonction des résistances individuelles. b") Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5 caractérisé en ce que les tensions determinees qui peuvent etre appliquées aux bornes de connexion des résistances sont réglables et en ce qu'il est prévu pour regler la valeur des tensions déterminées une prise d'une résistance de faible valeur chimique reliée à une borne de connexion, 7°) Generateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise en ce que les résistances branchees entre deux bornes de connexion adjacentes servant à recevoir les tensions détermmees et agencées sous forme d'une voie résistante ainsi que d'un circuit-série de résistances individuelles peuvent être connectees par un mécanisme de commande à d'autres bornes de connexion notamment des bornes adjacentes aux bornes initiales 8°) Générateur de fonction suivant la revendication 7- caractérisé en ce que le mecanisme de commande peut être commande par un dispositif logique qui reçoit comme signaux d'entree à comparer, d'une part le signal electrique caractérisant la variable indépendante et d'autre part, un signal se rapprochant au maximum de la grandeur de réglage et caractérisant les tensions determinees qui sont appliquées à la résistance, 9" .1 Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le dispositif le reglage de correction comporte, pour effectuer une approximation grossière de la grandeur de reglage par rapport à la grandeur de guidage, un mécanisme de reglage grossier et, pour effectuer un reglage précis, un moteur de manoeuvre 10"i Generateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications .3 a 8, caractérisé en ce que le dispositif de reglage de correction comporte, pour effectuer une approximation grossière de la grandeur- de réglage vis à-vis la grandeur de guidage, un mecanisme de reglage grossier et, pour effectuer un réglage précis un mecanisme de commande 71 34119 11 2107929 pas-à-pas. 11°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le dispositif, de réglage de correction comporte pour effec-5 tuer un réglage grossier et un réglage précis un mecanisme commun de commande pas-à-pas progressant par échelons de commande variables. 12°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications .3 à 7, caractérisé en ce que 10 le dispositif logique de commande declenche, lors du dépassement d'un des contacts d'extrémité, le mecanisme de commande, auquel cas, les contacts déterminent la direction de commande du dit mécanisme. 13°) Générateur, de fonction suivant l'une 15 quelconque des revendications 3 à 7; caractérise en ce que le dispositif logique de commande déclenche, lors du dépassement d'un des contacts d'extrémité, le mécanisme de commande auquel cas la direction de commande est déterminée par la polarité de la tension différentielle appliquée au comparateur, 20 14°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les résistances présentent une courbe caractéristique de résistance non-linéaire, par exemple une courbe correspondant à une fonction angulaire ou une fonction Exponentielle, 25 15°) Générateur de fonction pour former électriquement des fonctions quelconques avec une variable indépendante par approximation fractionnée, telle qu'approximation linéaire, de la fonction, caractérisé en ce qu'il est prévu deux générateurs de tension disposés par paire et compor-30 tant au moins deux bornes de connexion fournissant des valeurs déterminées de tension,ainsi que trois additionneurs ou soustracteurs électriques parmi lesquels le premier additionneur ou soustracteur forme la somme ou la différence de deux valeurs déterminées de tension appliquées aux bornes de connexion du pre-35 mier générateur de tension,tandis que le second additionneur ou soustracteur forme la somme ou la différence de deux valeurs déterminées de tension appliquées aux bornes de connexion du second générateur de tension et que le troisième additionneur ou soustracteur forme la somme ou la différence de la tension ca-40 ractérisant la variable indépendante et d'une valeur de tension 71 34119 12 2107929 du second générateur de tension, auquel cas les sorties des trois additionneurs ou soustracteurs sont reliées à un dispositif de commande de calcul. 16°) Générateur de fonction suivant la 5 revendication 15 9 caractérise en ce que le dispositif de commande de calcul multiplie les signaux de sortie du premier et du troisième additionneur ou soustracteur et divise ce produit des signaux de sortie du premier et du troisième additionneur ou soustracteur par le signal applique à la sortie du second 10 additionneur ou soustracteur, auquel cas le résultat global obtenu dans le circuit-série est appliqué à une première entrée d'un quatrième soustracteur ou additionneur dont la seconde entrée reçoit un signal électrique pris à une borne de connexion du premier générateur de tension-15 17°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 15 ou l6, caractérisé en ce que deux prises reliées aux bornes de connexion du premier et du second générateur de tension peuvent être connectées par paires, par suite du déclenchement provoqué par un dispositif logique de 20 commande? et en cé qu'un mécanisme de commande relie à ce dispositif logique de commande peut être relie à d'autres bornes de connexion du générateur de tension. l8JX Générateur de fonction, suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les bornes de connexion 25 du générateur de tension sont des bornes adjacentes. 19°) Générateur de fonction suivant l'une quelconque des revendications 17 ou l8, caractérisé en ce que le dispositif logique de commande assurant le déplacement des prises reçoit, d'une part, un signal caractérisant la variable 30 indépendants et, d'autre part, un signal caractérisant les tensions déterminées appliquées aux bornes de connexion correspondantes du second générateur de tension, auquel cas un signal de sortie, résultant d'une comparaison de ces doux signaux d'entrée, agit sur le mécanisme de commande pas-à-pas. 35