Brevet FR2124213A1 — publié le 19720922

L'invention concerne un dispositif permettant de démontrer une fonction de calculatrice, ce dispositif comportant au moins deux blocs pouvant être montés l'un à côté de l'autre et comportant des bornes de connexion électriques et contenant un circuit électronique. 5 II existe différentes formes de dispositifs de ce genre. Dans une forme de réalisation,les blocs comportent des commutateurs commandés mécaniquement dont les contacts sont connectés à l'extérieur du bloc. Toutefois avec ce dispositif les possibilités sont limitées de sorte que l'on ne peut construire que des systèmes logiques limités. line autre 10 forme de réalisation comporte des éléments de circuit électroniques dans des blocs qui sont assemblés au moyen de connexions par broches et à l'aide desquelles on peut construire des portes électroniques. Dans ce cas également un grand système logique exige une construction excessivement compliquée du fait que chaque porte nécessite plusieurs blocs. 15 D'autre part,du fait que l'on utilise des blocs ayant différen tes fonctions, il faut prévoir un grand nombre de blocs en vue d'avoir un nombre suffisant de blocs de chaque sorte pour réaliser différents systèmes logiques. D'autre part,des blocs très simples qui ne contiennent que peu d'éléments de circuit et qui conviennent pour différentes utili-20 sations entraînent aussi une construction compliquée. L'invention fournit un dispositif permettant une utilisation aussi variée que possible des blocs disponibles alors que l'on conserve une construction simple. Conformément à l'invention ,ce but est atteint du fait que l'invention est caractérisée en ce que le circuit électro-25 nique est le même pour au moins un groupe de blocs et comporte plusieurs éléments logiques, plusieurs entrées et sorties qui sont connectées aux bornes de connexion, au moins deux bornes de connexion intermédiaires des bornes de connexion d'un même bloc étant mutuellement connectables. Chaque bloc comporte donc de ce fait un circuit programmable et 50 l'on peut réaliser les fonctions logiques les plus diverses en concordance avec la connexion établie de sorte qu'il ne faut qu'un type de bloc même s'il faut construire de grands systèmes logiques. Ceci permet également la démontration de la construction de circuits intégrés plus compliqués en programmant les blocs d'abord pour des fonctions logiques 35 simples telle qu'une porte ET ou une porte Oïï et ensuite pour une fonctin logique plus compliquée, comme par exemple un étage additionneur, en connectant les blocs ainsi programmés et en réalisant finalement cette fonction plus complexe dans un bloc en changeant les connexions, les autres blocs devenant alors disponibles. 40 La programmation,^'est-à-dire l'établissement de connexions 71 28752 2124213 entre les 'bornes de connexion intermédiaires peut être effectuée de diverses façons. Par exemple les bornes de connexion intermédiaires peuvent être réalisées sous la forme de connexions à broche ou de connexions à vis au sommet du bloc en particulier entre la borne d'entrée et 5 la borne de sortie, les connexions étant établies au moyen de fils. Pour faciliter cette connexion des cartes sont prévues pour chaque fonction logique qui peut être réalisée â l'aide d'un bloc, ces cartes montrant directement la configuration de connexion des bornes de connexion intermédiaires nécessaires pour cette fonction. 10 De façon à construire un système logique qui soit aussi simple que possible par une connexion appropriée de la borne d'entrée et de la borne de sortie il n'est pas nécessaire que la borne de connexion intermédiaire soit visible, mais ceci peutentraîner une confusion. Il serait plus efficace que la fonction de chaque bloc puisse être lue directement. 15 C'est pourquoi conformément à une autre forme de réalisation de l'invention une plaque est connectée à chaque carte, cette plaque couvrant les connexions intermédiaires, c'est-à-dire qu'elle est placée sur la carte et de ce fait sur les bornes de connexion intermédiaires,et présentant alors un diagramme de circuit logique de la fonction réalisée 20 entre la borne d'entrée et la borne de sortie. De cette façon la construction logique est particulièrement facile à suivre. Les éléments de circuit logiques peuvent ainsi être tous obtenus à l'aide de blocs identiques. Toutefois la carte elle même peut comporter la configuration 25 de connexion des bornes de connexion intermédiaires sous la forme de connexion conductrice de l'électricité ayant la forme de circuits imprimés qui forment un contact électrique avec les bornes de connexion intermédiaires lorsque la carte est insérée. Par conséquent les contacts des bornes de connexion intermédiaires sont construits de façon à être 30 élastiques ou la carte comporte des contacts élastiques sur le côté inférieur et,sur le côté supérieur, un diagramme de circuit logique de la façon décrite ci-dessus. Pendant le fonctionnement du dispositif il est avantageux que l'état d'au moins une sortie soit affiché. A cet effet,chaque bloc com-35 porte un organe indicateur, par exemple une lampe, qui est commandée par le signal de sortie. On peut obtenir une construction plus avantageuse et moins compliquée à l'aide de blocs comportant deux sorties, le signal d'une sortie étant le complément du signal de l'autre sortie. Cela rend l'in-40 version de signaux d'entrée superflue. 71 28752 ' 2124213 Toutefois,le nombre de connexions d'entrée est arbitraire,mais dans le cas où l'on en utilise un grand nombre le circuit logique situé dans le bloc devient très compliqué et le nombre de connexions intermédiaires et le nombre de fonctions logiques possibles deviennent extrême-5 ment grands. Il est de ce fait plus efficace de prévoir trois entrées ce qui est suffisant dans la plupart des cas. D'autre part il est possible de former ainsi un circuit de majorité ou un circuit de minorité dans un bloc ou un étage additionneur pour l'addition binaire de deux signaux d'entrée et d'un signal de transmission. 10 Des circuits logiques universels à plusieurs étages permettant de former toutes les fonctions logiques possibles pour le nombre correspondant de signaux d'entrée ont déjà été décrits plusieurs fois. Un circuit universel spécial pour trois entrées est caractérisé en ce que l'on a prévu trois bornes d'entrée et quatre portes ET alors qu'il est 15 possible d'appliquer les signaux à deux des bornes d'entrée vers les quatre portes ET sous forme inversée ou non, de sorte que les quatre fonctions ET logiques possibles des signaux sur les deux 'bornes d'entrée peuvent être formées, les bornes de connexion intermédiaires étant sub— , /nombre de/ divisées en un premier et un second groupe, des entrées d'un certairy 20 portes ET étant connectées aux bornes de connexion intermédiaires du premier groupe, une des 'bornes de connexion intermédiaires du second groupe étant connectée à un signal de valeur logique un, une seconde borne intermédiaire étant connectée à tin signal de valeur logique zéro, une troisième connexion intermédiaire étant connectée directement et une 25 quatrième borne de connexion intermédiaire étant connectée par l'intermédiaire d'un inverseur à la troisième borne d'entrée, une porte Oïï logique étant connectée aux sorties des portes ET logiques précitées. Un tel circuit permet une programmation simple étant donné qu'il faut au maximum quatre connexions entre les deux groupes ou quatre connexions 30 intermédiaires, et malgré cette simplicité toutes les combinaisons de fonctions possibles théoriquement dès trois signaux d'entrée peuvent être formées. Cela donne 2 » 256 fonctions. La description aui va suivre, en regard des dessins annexés fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 35 La fig. 1 représente un bloc et l'agencement des connexions. La fig. 2 représente une combinaison de trois blocs de construction légèrement différente et un bloc d'entrée. La fig. 3 représente un schéma des connexions. La fig. 4 représente le circuit universel dans un bloc. 40 Sur la fig. 1,1e bloc 1 a une forme de base pratiquement 71 28752 2124213 rectangulaire ou carrée. D'un côté se trouvent des évidements 6 et des saillies correspondantes 7 du côté opposé. En conséquence plusieurs blocs de ce genre peuvent être combinés de manière à former une rangée. Les contacts 8 prévus dans les évidements 6 et sur les saillies 7 repré-5 sentent la connexion électrique pour la fourniture de courant. Ces évidements et ces saillies peuvent également être placés à gauche et à droite. Dans un évidement prévu au sommet du bloc 1 se trouvent trois bornes de connexion d'entrée 2 du côté gauche et deux bornes de connexion 10 de sortie 3 situées à droite. Entre ces bornes de connexion se trouvent deux groupes de quatre bornes de connexion intermédiaires 4 et 5. Sur le bord de 1'évidement et contiguë à la borne de connexion de sortie 3 se trouve une lampe 9 lui indique l'état de signal d'une des sorties 3» Les bornes de connexion sont constituées par des douilles fendues et file-15 tées dans lesquelles est serré un fil nu à l'aide d'Une vis qui est insérée dans la douille. Toutefois on peut utiliser d'autres dispositifs de serrage ou d'embrochage. Pour réaliser une fonction logique donnée à l'aide d'un bloc les bornes de connexion intermédiaires 4 et 5 doivent être connectées 20 d'une façon particulière. Ceci est facilité du fait qu'entre les bornes de connexion intermédiaires est insérée une carte 11 qui fournit directement la configuration de connexion 13. Pour le placement correct de la carte, elle est réalisée de façon à s'étendre au-delà des bornes de connexion intermédiaires qui de ce fait font saillies à travers les 25 ouvertures 12 pratiquées dans la carte 11. Les connexions sont établies à l'aide de fils simples qui sont fixés dans les bornes de connexion intermédiaire à l'aide de vis ou par serrage. Ceci n'est cependant pas représenté sur la fig. 1. Un bloc comportant des connexions intermédiaires présente plu-50 sieurs bornes de connexion à sa partie supérieure parmi lesquelles cependant seules les bornes de connexion d'entrée et de sortie sont nécessaires pour combiner différents blocs de sorte que l'on obtient une vue compliquée. C'est pourquoi une plaque 15 est attachée à chaque carte par l'intermédiaire d'une languette 14jls.dite plaque couvrant les bornes de 35 connexion intermédiaires et de ce fait leurs connexions et présentant à la place un diagramme de circuit logique de la fonction réalisée par les connexions. A cet effet, la plaque 15 a approximativement la dimension du bloc et repose sur la partie gauche et la partie droite du bloc. Les bornes de connexion d'entrée et de sortie font saillies au-dessus de ces 40 parties du bloc et font saillies à travers des ouvertures correspondantes 71 28752 5 2124213 16 pratiquées dans la plaque 15 de sorte qu'elles peuvent être connectées. Les bornes de connexion intermédiaires 4 et 5 sont cependant plus courtes et sont couvertes par la plaque de sorte que le bloc comprend uniquement des bornes de connexion d'entrée et de sortie et entre ces bornes une représentation de la fonction, de sorte que les systèmes construits de cette façon sont très synoptiques. Au lieu d'une représentation des connexions 13,1a carte peut aussi comporter directement les connexions conductrices qui sont en contact avec les bornes de connexion intermédiaires 4 et 5 lorsque la carte est insérée, les bornes de connexion intermédiaires 4 et 5 étant élastiques à cet effet. La carte 11 peut également être combinée avec la plaque 15 de manière à former un bloc ayant par exemple des broches de contact au lieu des ouvertures 12,ces broches étant insérées dans des bornes de connexion intermédiaires désignées en correspondance. Ceci permet d'obtenir une construction très stable» La fig. 2 représente l'interconnexion de plusieurs blocs 21 dont la construction est légèrement différente de ceux de la fig. 1. Les blocs sont carrés et sont munis à leur surface supérieure plane des bornes de connexion d'entrée 22, des bornes de connexion de sortie 23, de la lampe indicatrice 29 et des bornes de connexion intermédiaires 24, 25 qui sont dans ce cas également divisées en deux groupes. De chaque côté du bloc sont prévues deux douilles pour la fourniture de puissance, dans lesquelles les broches de contact 30 sont insérées ou vissées. Les blocs sont connectés électriquement et mécaniquement à l'aide de cet agencement de contact. Dans ce cas les cartes 31 avec la représentation visuelle des connexions 33 couvrent pratiquement toute la surface entre les bornes de connexion d'entrée et de sortie 22 et 23. Les plaques 35 sont connectées aux cartes par l'intermédiaire de languettes 54,ces plaques étant placées par-dessus les bornes de connexion intermédiaires et couvrant ainsi celles-ci et représentant un diagramme de circuit logique. D'autre part la fig. 2 représente un autre bloc 41 qui a les mêmes dimensions que le bloc 21 mais qui est construit d'une autre façon et qui sert à l'introduction d'information. A cet effet ce bloc comporte un certain nombre de commutateurs 44 à l'aide desquels le signal "0" ou "1" est ajusté à la sortie opposée. D'autre part le bloc comporte de préférence la source de puissance pour les autres blocs par exemple des cellules sèches, des batteries d'accumulateur ou des unités de secteur qui sont mises en circuit et hors circuit à l'aide de l'interrupteur 43» 71 28752 6 2124213 Les connexions peuvent également être établies à l'aide d'é-triers de court-circuit qui ont tous de préférence les mêmes dimensions que celles représentées sur la fig. 3» A cet effet chacune des bornes de connexion intermédiaires 24 doit avoir quatre contacts qui sont dis-5 posés sur un arc de cercle autour des autres bornes de connexion intermédiaires 25 de façon à ce que les broches de court-circuit 36 à 39 puissent être insérées dans toutes les positions. Les contacts sont de préférence réalisés sous la forme de rivets tubulaires sur un circuit imprimé comportant le câblage sous la forme représentée approximative-10 ment sur la fig. 3« Les étriers de court-circuit peuvent également être remplacés par des languettes dont les bouts s'inserent dans les contacts, ces languettes pouvant pivoter autour des bornes de connexion 25 et pouvant être fixées à l'aide de vis de sorte que les organes de connexion nécessaires pour la programmation du bloc sont toujours présents sur celui-ci. Ces languettes peuvent également être constituées par le bras d'un commutateur rotatif dont les contacts sont formés directement par le circuit imprimé-. La construction du circuit logique universel pour trois bornes de connexion d'entrée est représentée sur la fig. 4. Chacune des trois 20 entrées 52 est connectée à un inverseur 60, 62 et 64 qui sert en particulier à amplifier les signaux d'entrée et à réduire la charge d'entrée. La sortie de chaque inverseur est toujours connectée à un autre inverseur 61, 63 et 65. Par conséquent les signaux d'entrée initiaux ainsi que les signaux d'entrée inversés sont disponibles dans une forme amplifiée. 25 Les sorties des inverseurs 60 à 63 sont connectées à quatre portes NON ET 66 à 69 de telle façon que toutes les combinaisons des signaux des deux premières entrées sont possibles. Chacune des portes 66 à 69 com porte une entrée additionnelle qui est connectée au premier groupe de bornes de connexion intermédiaires 55• ^ne borne de connexion du second 30 groupe de bornes de connexion intermédiaires 54 est connectée à 0V qui est reliée au bloc par l'intermédiaire d'une des bornes de connexion 58 et est donc portée en permanence au potentiel "0". Une autre borne de connexion est reliée par l'intermédiaire d'une résistance de protection 74 à la tension +ÏÏ qui est appliquée au bloc par l'intermédiaire de 35 l'autre borne de connexion 58 et est ainsi portée en permanence au potentiel "1". Les deux autres bornes de connexion sont connectées aux inverseurs 5 4 et 55 respectivement et transmettent ainsi le signal initial et le signal inversé, respectivement, de la troisième entrée 52. Les sorties des portes 66 à 69 sont combinées de façon à 40 former une fonction ET qui dans ce cas est réalisée par une connexion 71 28752 2124213 galvanique de ces sorties par suite de la construction interne des portes non ET.^a résistance 72 est une résistance limiteuse de courant par l'intermédiaire de laquelle le transistor 73 est commandé, ce dernier contrôlant la lampe 59 de façon à indiquer l'état de signal de la 5 sortie. Les signaux de sortie sont appliqués aux bornes de connexion de sortie 53 pour l'amplification par l'intermédiaire d'un inverseur 70 et sont appliqués par l'intermédiaire d'un autre inverseur 71 pour l'inversion. De façon à obtenir une combinaison ET des trois signaux pré-10 sents sur les entrées 52 à l'aide de ce circuit, c'est-à-dire pour programmer le bloc comme une porte ET, l'entrée additionnelle de la porte NON ET 69 est connectée à la sortie de l'inverseur 65 et les entrées additionnelles des portes NON ET66 à 68 sont connectées aux bornes de connexion pour le signal logique "0". Dans ce cas seule la porte 69 15 est active et apparaît comme une porte ET à la sortie par suite de la présence de l'inverseur 70. Une combinaison OU est formée en connectant l'entrée additionnelle de la porte 66 à la sortie de l'inverseur 65 et en connectant les entrées additionnelles des portes 67 à 69 au signal logique "1". Si toutes les entrées 52 reçoivent le signal logique 20 "0", au moins une des entrées de toutes les portes 66 à 69 reçoit un signal logique "0". Par conséquent toutes les sorties de ces portes transmettent un signal logique "1" de sorte qu'un signal logique "0" est présent sur la sortie de l'inverseur 70. Toutefois dès que au moins une des trois entrées 52 reçoit un signal "1", au moins une des portes NON ET 25 66 à 69 reçoit également un signal logique "1" sur les trois entrées produisant ainsi un signal logique "0" sur la connexion des sorties des portes 66 à 69 et par conséquent un signal logique "1" sur la sortie de l'inverseur 70 comme cela est nécessaire pour la fonction. Toutes les portes NON ET66 à 69 entrent en ligne de compte dans cette 30 procédure. Toutes les autres fonctions peuvent être expliquées de façon analogue. 71 28752 2124213 REVENDICATIONS: 1. Dispositif permettant de démontrer une fonction de calculatrice, ce dispositif comportant au moins deux 1)1008 pouvant être montés l'un à côté de l'autre et comportant des bornes de connexion électriques 5 et contenant un circuit électronique, ce dispositif étant caractérisé en ce que le circuit électronique est le même pour au moins un groupe de blocs et comporte plusieurs éléments logiques, plusieurs entrées et sorties qui sont connectées aux bornes de connexion, au moins deux bornes de connexion intermédiaires des bornes de connexion d'un même bloc 10 étant mutuellement connectables. 2. Un bloc à utiliser dans un dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 3e que le bloc peut être placé sur une surface de base, au moins les bornes de connexion intermédiaires étant disposées au sommet du bloc. 15 3» Un bloc selon la revendication 2, caractérisé en ce que entre les bornes de connexion intermédiaires on peut insérer une carte sur laquelle sont indiquées les connexions intermédiaires nécessaires pour former une fonction logique donnée. 4. Un bloc selon la revendication 3» caractérisé en ce que ladite 20 carte comporte des lignes de connexion qui forment les connexions intermédiaires précitées lorsque la carte a été insérée.- 5« Un bloc selon une des revendications 2 à 4» caractérisé en ce qu'un organe de signalisation est prévu pour indiquer l'état de signal d'une sortie. 25 6. Un blos selon une des revendications 2 à 5» caractérisé en ce que l'on a prévu trois bornes d'entrée et quatre portes ET alors qu'il est possible d'appliquer les signaux à deux bornes d'entrée vers les quatre portes ET sous forme inversée ou non, de sorte que les quatre fonctions ET logiques possibles des signaux sur les deux bornes d'entrée 30 peuvent être formées, les bornes de connexion intermédiaires étant nombre subdivisées en un premier et un second groupe, des entrées (jtun certain / de portes ET étant connectées aux bornes de connexion intermédiaires du premier groupe, une des bornes de connexion intermédiaires du second groupe étant connectée à un signal de valeur logique un, une seconde 35 borne intermédiaire étant connectée à un signal de valeur logique zéro, une troisième connexion intermédiaire étant connectée directement et une quatrième borne de connexion intermédiaire étant connectée par l'intermédiaire d'un inverseur à la troisième borne d'entrée, une porte OU logique étant connectée aux sorties des portes ET logiques précitées. 40 7» Un bloc selon une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce 71 28752 9 2124213 que des organes de connexion sont prévus à l'aide desquels les blocs peuvent être connectés à un bloc adjacent, la formation de lignes continues de fourniture d'énergie entre les blocs adjacents étant possible.