Brevet FR2086455A1 — publié le 19711231

La présente invention se rapporte à un. dispositif de contrôle du fonctionnement des diverses voies d'un système de régulation analogique à plusieurs canaux, notamment à sélection deux sur trois, par comparaison permanente desdites 5 voies de régulation et transmission du signal analogique non perturbée même en cas de défaillance de l'une d'elles, dispositif utilisable pour augmenter la sécurité du fonctionnement, par exemple dans la régulation de réacteurs nucléaires. Le brevet allemand 1 280 431 décrit tui dispo-10 sitif de contrôle de ce genre dans lequel une sélection par maximum ne fait agir à tout moment sur l'organe de réglage que le plus grand des signaux apparaissant dans trois voies de mesure, tandis que ceux des deux autres n'accompagnent le premier qu' aux fins de comparaison. Un inconvénient de cette sélection par 15 maximum réside dans le fait que si les grandeurs de mesure sont affectées d'harmoniques ou de signaux perturbateurs irréguliers et aléatoires, la valeur moyenne chronologique de la grandeur à traiter se trouve en principe augmentée d'une manière indéfinissable par rapport à la grandeur de mesure réelle. Ce dispositif 20 est en outre peu satisfaisant par sa redondance, un seul des trois systèmes de mesure ou de régulation étant réellemeiil; en prise à chaque instant. L'invention a pour ob^et un dispositif de contrôle de fonctionnement qui permette dféviter les inconvé-25 nients précités. Ce dispositif est caractérisé par le fait que toutes les voies de régulation sont reliées avec possibilité de débranchement aux entrées d'un générateur de valeur moyenne et que des montages à trois points, dits nontages de Eartley, reliés chacun par leurs entrées à deux de ces voies actionnent 30 des organes de commutation en vue de débrancher ds l'entrée du dit générateur l'une des trois voies venant à être perturbée et de modifier simultanément soit la pondération du signal de sortie de ce même générateur de valeur moyenne, soit celle d'un de ses signaux d'entrée encore présents. Bans ces condi-35 tions, tous les signaux de voie contribuent uniformément à la formation du signal à exploiter, la valeur moyenne chronologique de ce dernier n'est pas modifiée par rapport à celle des diverses grandeurs de mesure et les signaux perturbateurs irréguliers et aléatoires ont la possibilité de se compenser, ou 40 tout au moins de s'affaiblir mutuellement, dans ledit signal. 71 15226 2 2 C 3 6 4 5 5 L'inventipn sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé. Les bornes d'entrée 11, 12 et 13 d'un dispositif de 5 contrôle CC - contrôle et correction - conforme à ladite invention et constituant avantageusement un seul groupe de construction sont reliées à trois voies SI, S2 et S3 d'un système de régulation à trois canaux, lesquelles peuvent émaner d'organes de circuit de régulation non représentés tels que des 10 indicateurs de valeur réelle et de valeur de consigne, des amplificateurs de régulation ou d'autres dispositifs transmetteurs de signaux. De l'autre côté, les bornes 11 et 12 sont reliées aux entrées d'un montage à trois points 14, dit montage de Hartley, à la sortie duquel il apparaît de la sorte un 15 signal actionnant le relais A lorsque la différence des tensions appliquées aux bornes 11 et 12 dépasse une faible valeur de seuil fixable à l'avance. Les paires de bornes 12, 13 et 11,13 sont de même branchées sur d'autres montages de Hartley 15 et 16, afin d'actionner de façon analogue les bobines des relais 20 B et G. Les contacts a, b et c des relais A, B et C sont à la position représentée sur la figure 1 lorsque lesdits relais ne sont pas actionnés, c'est-à-dire lorsque aucune des trois voies n'est perturbée et que par conséquent toutes les différences de tension entre bornes 11, 12, 13 sont inférieures à 25 la valeur limite précitée. Les tensions des diverses voies de régulation SI, S2 et S3 sont alors sensiblement égaleso Dans ces conditions, les bornes 11, 12 et 13 sont reliées, respectivement par un premier contact permutateur c, un contact per-mutateur b et un autre contact permutateur c, aux résistances 30 d'entrée 312. d'un amplificateur additionneur 17. Ce dernier, ayant à l'état non branché un très fort coefficient de marche à vide et étant couplé en contre-réaction avec une résistance R, qui correspond au tiers de chacune des résistances d'entrée 3R, fonctionne en générateur de valeur moyenne : la moyenne 35 arithmétique des tensions appliquées à ses résistances d'entrée apparaît à sa borne de sortie 18. Si aucune des voies de régulation n'est perturbée, la tension de cette borne de sortie 18 coirrespond en pratique à chacune des tensions individuelles desdites voies de régulation. 40 Si, par exemple, la tension de 71 15226 5 2086455 la voie de régulation SI est perturbée et diffère de ce fait notablement de celles des voies SI et S3, les avertisseurs de valeur limite 14 et 16 réagissent et actionnent les relais A et C. Les tensions des bornes 12 et 13 sont dès lors reliées 5 par des contacts permutateurs b et b, c aux résistances d'entrée de l'amplificateur additionneur 17 qui leur étaient déjà affectées, tandis que l'entrée précédemment affectée à la borne 11 est maintenant coupée de celle-ci et reliée à la borne 12. La tension de cette borne 12 assure donc une alimentait) tion supplémentaire de 11 amplificateur additionneur 17 : en d'autres termes, le signal d'entrée de la borne 12 pèse deux fois autant que celui de la borne 13 dans la formation de la valeur moyenne par l'amplificateur additionneur 17. Le signal de sortie de la borne 18 n'est donc affecté en rien par la 15 mise hors circuit de la voie perturbée SI. Deux contacts de travail des relais A et C actionnés en cas de perturbation de la voie SI soumettent une lampe avertisseuse L1 à une tension extérieure Uj, reliée à la borne 19 et lui permettent ainsi d'annoncer ladite per-20 turbation. Du fait que toute installation de régulation comporte généralement plusieurs dispositifs de contrôle et correction tels que le dispositif GC de la figure 1, il y a intérêt à monter en position centrale une lampe avertisseuse L affectée à eux tous et reliée à la borne 20 de chacun d'eux. 25 Des contacts de travail.de tous les relais avertisseurs existants seraient ainsi branchés en parallèle entre ces bornes 20 et les bornes de potentiel de référence 21, si bien qu'il suffirait de la réponse d'un seul des relais A, B, G de l'un des dispositifs de contrôle CC pour mettre sous 30 tension la lampe avertisseuse centrale L. En cas de réponse du dispositif de contrôle telle qu'exposée ci-dessus, ladite lampe L ainsi que deux lampes affectées à ce dispositif CC s1 allumeraient donc. La sélection deux sur trois ainsi décrite 35 s'exerce de manière correspondante, par actionnement des relais A et B ou B et C, en cas de perturbation des voies de régulation S2 ou S3. Il n'y a naturellement aucune difficulté à réaliser aussi bien les relais représentés sur la figure 1 ou plus exactement la fonction de leurs contacts a, b, c 40 au moyen d'organes de commutation numériques électroniques en 71 15226 n 2086455 utilisant les règles connues de l'algèbre de Boole. Une autre modification du dispositif selon la figure 1 peut résider dans le remplacement de la lampe centrale L par un relais avertisseur alors actionné, en vue d'une plus grande sécurité, non 5 plus par des contacts de travail appartenant aux relais A, B,C et branchés en parallèle, mais par des contacts de repos de ces mêmes relais qùi soient branchés en série. La figure 2 représente une variante du dispositif de contrôle selon l'invention dans laquelle est mainte-10 nu même en cas de perturbation le principe de formation de la valeur moyenne sous participation uniforme de toutes les tensions de voie de régulation agissant sur le générateur de ladite valeur moyenne. On a utilisé dans cette représentation les mêmes références que sur la figure 1 pour les éléments dont 15 l'action est inchangée. Les avertisseurs de valeur limite 14- à 16 et relais A à G sont alimentés exactement comme dans le dispositif selon la figure 1. La partie du montage se rapportant à l'annonce de défauts est à peu près identique elle aussi ; on peut aussi utiliser, comme représenté, un klaxon H en tant 20 qu'avertisseur central. La principale différence réside dans le fait que les tensions de voie reliées aux bornes d'entrée 11, 12 et 13 arrivent aux résistances d'entrée à travers un montage en parallèle de contacts de repos des deux relais qui répondent en cas de perturbation dans la voie en question et 25 qu'un montage en série-parallèle d'autres contacts de repos de ces relais court-circuite partiellement la résistance de contre-réaction de l'amplificateur additionneur 17 en sorte qu'en cas de débranchement d'une voie de régulation d'avec l'entrée dudit amplificateur, le coefficient de celui-ci soit multiplié 30 par le facteur 1,5 par rapport à l'état non perturbé. En l'absence de perturbation, les relais A, B, C restent tous au repos, c'est-à-dire que les contacts correspondant a, b, c sont fermés. Seule agit donc dans le circuit de contre-réaction de 1'amplificateur 17 la résistance 35 de contre-réaction désignée par E, et il apparaît par conséquent à la borne de sortie 18 la somme des trois tensions d'entrée des bornes 11, 12 et 13 multipliée par le facteur 1/3» Si la partie court-circuitée dans la résistance de contre-réaction par le montage série-parallèle de contacts a à b a une valeur 40 ohmique exactement moitié de celle de la résistance R, une 71 15226 5 2086455 ouverture des contacts de repos a, coua , 1) ou c fait que l'amplificateur additionneur 17 multiplie par le facteur 1/2 la somme des tensions d'entrée provenant des deux voies de régulation non perturbées et transmet le résultat à la "borne de sor-5 tie 18. Il intervient donc une pondération différente du signal de sortie du générateur de valeur moyenne par rapport à la somme de ses signaux d'entrée. Il est particulièrement facile de comprendre d'après cette variante comment la sélection deux sur trois du 10 dispositif de contrôle pourrait être facilement portée à trois sur quatre ou, de façon plus générale, (n-1) sur n. Une sélection trois sur quatre ou (n-1) sur n nécessiterait en tout six ou 0,5 n. (n-1) montages de Hartley pour chaque combinaison possible de' deux tensions de voie et il faudrait brancher en 15 parallèle dans le circuit d'entrée et de contre-réaction de l'amplificateur additionneur 17, cela en harmonie avec la figure 2, des contacts de repos des trois ou (n-1) relais influençables chaque fois par une tension de voie. La résistance d'entrée, la partie non court-circuitable et la partie court-20 circuitable de la résistance de contre-réaction devraient a-lors se correspondre suivant les rapports 4 à 1 et à 1/3 ou n à 1 et à l/(n-l). Un système trois sur quatre offre certes une plus grande sécurité que le système deux sur trois par rapport à des défauts d'ordre spécifique, mais il est beaucoup 25 plus coûteux, si bien que son utilisation devrait être réservée surtout au domaine, de la technique nucléaire. Le dispositif de contrôle de fonctionnement selon l'invention serait en principe utilisable dans un système de régulation à trois voies en sorte que les trois si-30 gnaux de sortie des organes de circuit de régulation se correspondant dans les trois voies soient contrôlés ou corrigés par un seul dispositif de contrôle et que le signal de sortie de celui-ci soit amené en parallèle aux entrées de trois organes de circuit de régulation suivants qui 1'exploiteraient. 3; riais le contrôle selon le principe d'une sélection deux sur trois ne pourrait plus s'étendre aux organes de contrôle et correction mêmes, car le principe de la disposition à trois canaux continus du système de régulation seraili rompu par un tel dispositif. Il convient donc d'utiliser un lâispositif de 40 contrôle et correction par organe de circuit deL régulation 71 15226 6 2086455 ayant à exploiter un signal, en sorte que trois dispositifs de correction soient toujours alimentés en parallèle par la sortie d'un organe de circuit de régulation. La figure 3 donne le schéma d'un tel dispo-5 sitif. Les grandeurs de sortie 1.1, 1.2 et 1.3 de trois ajusteurs de valeur de consigne ayant la même structure sont transformées par un dispositif de transmission à distance 2 en des signaux de sortie 2.1, 2.2, 2.3 qui alimentent trois organes de contrôle et correction GC conformes à l'une des figures 1 10 ou 2. Les sorties 3»1» 3»2 et 3»3 agissent en valeurs de consigne sur trois mélangeurs 6 auxquels sont amenées les grandeurs de sortie 5»1» 5-2 et 5»3 d'autres dispositifs de contrôle de fonctionnement GC alimentés de manière analogue par trois transmetteurs de valeur réelle 4. Le contrôle des sec-15 teurs de circuit de régulation placés après les mélangeurs 6 ainsi qu'après les régulateurs 8 est assuré chaque fois par trois autres dispositifs de contrôle CC dont les entrées sont reliées de manière appropriée aux sorties des organes de circuit de régulation précédents. Ce système selon la figure 3 20 permet un contrôle sans faille ainsi qu'une détermination extrêmement facile et précise du lieu de tout défaut, car, ainsi qu'on l'a exposé à propos des figures 1 et 2, l'apparition d'une perturbation est annoncée par le dispositif avertisseur central et le lieu de cette perturbation peut être déterminé 25 au moyen des lampes L1 à L3 affectées aux divers secteurs de circuit de régulation. Le contrôle de régulateurs partiellement intégraux fonctionnant en parallèle pourrait apparaître problématique en ce sens qu'il y attrait à craindre que trois ré-30 gulateurs intégraux indépendants les uns des autres prennent, par suite de tolérances inévitables lors de la formation de l'écart de réglage et relatives au point de fonctionnement, des tensions de sortie différentes entre* elles et déclenchent ainsi inopinément, tout en fonctionnant régulièrement,la ré-35 ponse de dispositifs de contrôle associés à eux. Le montage selon la figure 4 évite cet inconvénient, du fait que chacun des régulateurs intégraux 22, 23 et 24 disposés dans les trois systèmes à régler reçoit au moyen d'une résistance de contre-réaction reliée à l'entrée du dispositif de correc-40 tion CC une statique qui, dans le cas normal, est complètement I P ' - 71 15226 7 2086455 compensée par une contre-réaction prélevée sur la sortie 18 du générateur de valeur moyenne par une résistance Rm de même grandeur, les tolérances précitées ne provoquent donc plus, entre les tensions de sortie des trois régulateurs intégraux 5 22 à 24, que de faibles différences dont il peut être tenu compte par un ajustage approprié des limites de réponse des montages de Hartley dans les dispositifs de contrôle et correction CC. Les tensions de sortie de tous les régulateurs intégraux sont de la sorte égalisées en l'absence de pertur-10 bâtions ; s'il s'en présente une au contraire, si par exemple la tension de sortie d'un des régulateurs s'accroît tout à coup jusqu'à sa butée extrême par suite d'un défaut, le fonctionnement conforme à sa destination du dispositif de contrôle est assuré de la façon précédemment exposée. 15 La figure 5 représente un exemple de réa lisation des montages de Hartley désignés par les références 14 à 16 sur les figures 1 et 2. Ils se composent d'un amplificateur additionneur 25 aux bornes d'entrée 26 et 27 duquel sont amenées les tensions à comparer et dont la sortie est 20 reliée au potentiel de référence par un potentiomètre 28, à faible valeur ohmique, lui-même relié par sa prise à la résistance de contre-réaction 29. Ladite résistance 29 et les autres précédant les entrées, désignées par - et +, de l'amplificateur sont égales entre elles. La sortie de 1'amplifi-25 cateur est reliée, à travers deux diodes en série 30, ici deux diodes Zener, à l'entrée d'un amplificateur 31 dont le coefficient est suffisamment élevé pour que sa tension de sortie prenne en pratique sa valeur maximale dans l'un ou l'autre sens en cas de tension d'entrée non nulle. A une différence dé 71 15226 8 2086455 REVENDICATIONS lo Dispositif de contrôle du fonctionnement des diverses voies d'un système de régulation analogique à plusieurs canaux, notamment à sélection deux sur trois, par comparaison du signal ana-5 logique non perturbée même en cas de défaillance de l'une d'elles, dispositif caractérisé par le fait que toutes les troies de régulation sont reliées avec possibilité de débranchement aux entrées d'un générateur de valeur moyenne et que des montages à trois points, dits montages de Hartley, reliés chacun par leurs entrées à deux de ces voies actionnent des organes de commutation en vue de débrancher de l'entrée dudit générateur l'une des trois voies venant à être perturbée et de modifier simultanément soit la pondération du signal de sortie de ce même générateur de va--> leur moyenne,soit celle d'un de ses signaux d'entrée encore pré 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le générateur de valeur moyenne est constitué par un amplificateur additionneur dont la résistance de contre-réaction ou la résistance d'entrée affectée à une grandeur d'entrée "sont modifiables par les organes de commutation. 20 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le montage à trois points est constitué par un amplificateur additionneur, à coefficient variable ou non, dont la grandeur de sortie alimente un amplificateur de balayage à travers deux diodes branchées en opposition 25 série» 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par son utilisation par secteur en nombre correspondant chaque fois à celui des voies. 5. Dispositif selon la revendication 4 pour des voies 30 renfermant des organes intégraux caractérisé par le fait que la grandeur d'entrée et la grandeur de sortie du générateur de valeur moyenne sont respectivement en contre-réaction et en réaction positive sur l'entrée d'un organe intégral. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-35 tions 1 à 5 caractérisé par le fait que des dispositifs avertisseurs affectés à chaque voie sont actionnables par les organes de commutation. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'un dispositif avertis- 40 seur central est actionnable par les organes de commutation0