Brevet FR2179645A1 — publié le 19731123

La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle séquentiel et de commande de circuits électriques et plus particulièrement un dispositif pour le contrôle et la commande d'un organe pyrotechnique, boulon explosif, relais d'alimentation ou vanne commandé par des amorces ou des étoupilles ; ces organes pyrotechniques ou boulons explosifs sont généralement utilisés pour la mise en oeuvre d'ensembles dangereux tels qu'on en rencontre dans les techniques spatiales (lancement d'engin), navales (lancement de navire) nucléaires ou de Travaux Publics (explosifs nucléaires ou classiques). Dans l'état actuel de la technique, le circuit principal ou circuit dangereux est maintenu en position de sécurité par un ou des courtscircuits appliqués aux bornes du dispositif pyrotechnique et le contrôle se fait manuellement en débranchant le circuit et en contrôlant la ligne d'interconnexion qui relie la source de commande au dispositif pyrotechnique. Ce contrôle effectué, on branche le dispositif pyrotechnique à la ligne, supprime le court-circuit et on branche å l'autre extrémité de la ligne la source de commande. Le court-circuit est parfois commandé à distance par relais ou par contact de fin de course, s'il s'agit de moteur de sécurité. Ceci est souvent le cas des circuits dangereux mis en place assez longtemps avant leur mise en oeuvre parce qu'ils font partie d'équipements complexes tels que des fusées ou d'équipements de sécurité et de secours d'urgence. Ces divers dispositifs de contrôle et de commande présentent de nombreux inconvénients parmi lesquels il faut citer la faible fiabilité due aux nécessaires branchements et débranchements des circuits électriques on peut également oublier de reverrouiller une prise ce qui peut conduire à des incidents sérieux. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un dispositif qui permet un contrôle complet, progressif et sans danger de la source d'alimentation, de la ligne d'interconnexion et du circuit électrique dangereux après vérification de la ligne d'interconnexion. A cet effet, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de tension électrique isolée alimentant au moins une source de courant de contrôle et de commande associée d un circuit électronique apte d vérifier à grande vitesse, successivement et dans l'ordre la ligne d'interconnexion dudit circuit électronique audit circuit principal électrique, ce dernier étant en court-circuit au moyen d'un organe télécommandable, puis la ligne d'interconnexion en série avec ledit circuit principal électrique, la tension développée par le courant de contrôle étant à chaque séquence fixée entre des limites prédéterminées. Un avantage de la présente invention est de réaliser un contrôle automatique, séquentiel, aucune séquence ne peut être établie que si la précédente a été vérifiée bonne. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description donnée ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif ainsi que du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une représentation synoptique du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une représentation des circuits électroniques du dispositif selon la figure 1 - la figure 3 est une représentation particulière des circuits électroniques de visualisation - la figure 4 est une représentation particulière de la source de courant calibré de commande - la figure 5 est une représentation particulière de la source de courant calibré utilisée pour le contrôle ; et - la figure 6 représente le court-circuit télécommandé maintenu au repos sur le circuit dangereux. Le dispositif selon l'invention et décrit ci-dessous est appliqué dans un exemple de réalisation, au contrôle et à la commande à distance d'un organe pyrotechnique. Le dispos'tif comporte une alimentation en tension unique isolée 1 alimenta, nt deux sources calibrées séparées de commande 9 et de contrôle 3. Cette dernière est associée à un ensemble électronique comprenant une horloge 4, une logique 5 de bascules et de portes, un organe unique de mesure 6 et des organes de mise en oeuvre tels que des interrupteurs 2-8-10 et des moyens d'affichage 7. L'ensemble électronique est Conçu pour que les opérations de contrôle se fassent dans un ordre et à une vitesse telle que la source de contrôle 3 ne puisse en aucun cas provoquer le fonctionnement du circuit dangereux, mettant en danger les équipements et le personnel. I1 est également conçu pour garder en mémoire le résultat "bon" ou "mauvais" du contrôle et ramener le "circuit dangereux" en position de sécurité soit en fin de séquence si les stades successifs sont bons, soit dès la première réponse "mauvais" qui apparat. L'organe pyrotechnique à contrôler et à commander est référencé en E, le court-circuit de sécurité étant réalisé par exemple par un relais R susceptible d'agir sur un interrupteur 11. La résistance de la ligne d'interconnexion est représentée par les deux résistances Q et /, égales ou différentes suivant les cas d'application. Les tensions nécessaires au fonctionnement de ces circuits sont réalisées simplement comme il sera dit par résistance et diode Zener ou tout autre moyen équivalent. Dès la manoeuvre de l'interrupteur 2 commence la première phase du contrôle, vérification de la ligne en court-circuit aux bornes de l'organe pyrotechnique E par la fermeture de l'interrupteur 11 au moyen du relais R lorsque ce dernier n'est pas alimenté. L'ensemble électronique 5 qui est une logique maintient le court-circuit, établit deux potentiels de contrôle entre lesquels doit se situer le potentiel développé par l'injecteur de courant 3 aux bornes de la ligne et déverrouille le comparateur double 6. Le comparateur 6 affiche un résultat "bon" ou "mauvais" et autorise ou non la poursuite du contrôle. Dans le cas où le contrôle se poursuit, l'horloge 4 initie à l'instant t la seconde phase du contrôle : préparation du contrôle ligne et organe pyrotechnique E. La logique électronique 5 supprime le court-circuit par commande du relais R, établit deux nouveaux potentiels de contrôle entre lesquels doit se situer le potentiel développé par l'injecteur de courant 3 aux bornes de la ligne en série avec l'organe pyrotechnique E, verrouille le comparateur 6 pour maintenir le résultat "bon" antérieur pendant le temps de préparation. A l'instant 2t l'horloge initie la troisième phase du contrôle, vérification de la ligne avec l'organe pyrotechnique E. La logique électronique 5 déverrouille simplement le comparateur 6. Celui-ci affiche un résultat "bon ou mauvais". Dans le cas où le résultat est mauvais le comparateur commande immédiatement le rétablissement du courtcircuit aux bornes de l'organe pyrotechnique E et bloque la logique 5. Dans le cas où le résultat est bon, à l'instant 3t l'horloge commande le retour de l'ensemble à l'état défini dans la première phase tel qu'il est décrit cidessus et la logique électronique 5 arrête alors l'horloge 4. A partir de cet instant le responsable de l'équipement est assuré du fonctionnement de l'alimentation, de la ligne et du dispositif pyrotechnique. Le temps total du contrôle a duré moins de 0,2 seconde et le temps de contrôle de l'organe pyrotechnique E moins de 0,1 seconde. La manoeuvre manuelle ou automatique de la clef de sécurité 8 commande à son tour le circuit de sécurité figuré et par le relais R,/inhibe les circuits de contrôle. La manoeuvre du poussoir de mise à feu 10 met sous tension la source de commande 9 provoquant le fonctionnement du circuit dangereux. Bien entendu, on peut utiliser une seule source de courant calibrée en prévoyant des limiteurs de courant appropriés de façon que, lors du contrôle, l'intensité de courant injectée ne puisse en aucun cas mettre à feu les étoupilles de l'organe pyrotechnique. C'est ainsi que la source 3 peut envoyer un courant de 30 ma pour le contrôle du circuit complet et de (1+ E/ ) x 30 mA pour le contrôle de la ligne en court-circuit en ne faisant varier qu'un seul des potentiels de contrôle, tandis que la source 9 envoie un courant de 1 A nécessaire à la mise à feu instantanée desdites étoupilles. Une réalisation particulière de l'ensemble de programmation électronique est donnée , à titre non limitatif, sur la figure 2, qui est décrite et explicitée ci-dessous. L'horloge 4 est constituée par le transistor unijonction 14. La base 141 de ce transistor est reliée au potentiel V par la résistance 15 tandis que sa base 142 est reliée au potentiel V1 par la résistance 16. Son émetteur 143 est relié au point de jonction de la résistance 17 et du condensateur 18. Ce circuit 17-18 définit la récurrence de l'horloge 4. L'émetteur 143 est également relié aux anodes de deux diodes 19 et 20 qui constituent avec la résistance 17 un circuit de logique négative OU, et dont on verra le rôle ci-dessous. La base 141 du transistor unijonction 14 est également reliée aux entrées 22 d'une bascule 21. Les entrées 23 de la bascule 21 sont reliées au potentiel V1 par une résistance 26 et au potentiel V par une capacité 27. Le rôle de ce circuit 26-27 est de fixer, au moment de la mise sous tension la position des sorties des deux bascules alimentées entre V1 et V. La partie 24 de la bascule 21 est connectée à l'entrée 29 d'une seconde bascule 28 tandis que l'entrée 22 de la bascule 21 est connectée à l'entrée 30 de ladite seconde bascule 28. La sortie 31 de la seconde bascule 28 est appliquée aux entrées de deux portes NON/ET 32 et 33 montées en inverseurs. La sortie de la porte 32 est réunie au potentiel V1 par deux résistances en série 34 et 35 dont le point milieu est relié au potentiel V par deux résistances en série 36 et 37. Le point milieu de ces deux résistances est réuni à l'entrée inverseuse du comparateur double 6. I1 est facile de voir que le potentiel de ce point passera d'une valeur V lorsque la sortie de la porte 32 est un zéro m à une valeur V' supérieure lorsque la sortie de cette porte est un 1.Un m circuit identique est réalisé à partir de la sortie de la porte 33 à l'aide des résistances 38 et 39 dont le point milieu est réuni au potentiel V par les résistances série 40 et 41 pour obtenir sur leur point commun deux potentiels VM et V' fonction de l'état de la porte 33. Ce point est également M réuni à la seconde entrée inverseuse du comparateur double 6. Ce comparateur double 6 reçoit sur les deux entrées non inverseuses réunies le potentiel V + v qui apparait sur la borne d'entrée de la ligne, à travers la résistance 42. Le potentiel V est le potentiel au retour de la ligne lorsqu'on la parcourt dans le sens du courant injecté. Ce potentiel est créé par le courant circulant dans la diode Zener 43 et la résistance 44.La sortie du comparateur 6 est appliquée a une porte NON/ET 45 montée en inverseur dont la sortie est reliée par une résistance 46 à la cathode de la diode 19. Une capacité 47 relie le point commun de la diode 19 et de la résistance 46 au potentiel V. Le fonctionnement de cette partie du circuit est le suivant lorsque le potentiel v est compris entre les limites V et VM, la sortie m N' du comparateur double 6-est O. La porte 45 fournit un 1 et la diode 19 ne conduit pas : l'horloge décrite plus haut peut fonctionner. Si v au con traire est extérieur å l'intervalle des potentiels V et t la sortie du m VN > comparateur double 6 est un 1, la sortie de la porte 45 est un zéro : le circuit 17-18 de l'horloge est dans l'impossibilité de fonctionner. La sortie de la porte 45 est également appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 48 à la base d'un transistor npn 49. L'émetteur de ce transistor est au potentiel V et son collecteur relié au potentiel V1 par un relais 50 en série avec une résistance 51.Le relais est shunté par une diode Zener 52 et le point commun de 50, 51 et 52 reuni au potentiel V par un condensateur 53. Le relais 50 est excité lorsque la sortie du comparateur double 6 est un zéro, c'est-k-dire lorsque la tension V + v aux bornes de la ligne est correcte. Par le contact travail 54 du relais 50, la tension est appliquée d'une part, au voyant "bon1, 55 et au circuit du relais 56 que cou-nde la sortie 31a de la deuxième bascule 28 par l'intermédiaire du transistor npn 57 cou- cela est explicité ci-dessous. Lorsque le contrôle de la ligne est bon, la première impulsion d'horloge fait changer d'état les deux bascules 21 et 28 : le comparateur double 6 est verrouillé à l1état "bon", le relais 50 est excité, les portes 32-et 33 passent k l'etat 1 et la sortie 31a de la deuxième bascule 28, passant à l'état l provoque la conduction du transistor 57 dont la base est reliée à la sortie 31s par une résistance 58. Le collecteur du transistor 57 est relié au potentiel V1 par le relais 56 à travers le même circuit qui a été décrit pour le transistor 49, ledit circuit comprenant une résistance 59, diode Zener 60, condensateur 61, et le contact travail 54 du relais 50.Le contact travail du relais 56 permet la télécommande du relais de court-circuit de l'organe E. La deuxième impulsion d'horloge provoque le changement d'état de la première bascule 21, c'est-à-dire déverrouille le comparateur double 6 sans provoquer le changement d'état de la seconde bascule 28. Le comparateur 6 est donc apte à contrôler la ligne en série avec l'étoupille entre les limites V' et V'M. Si le résultat est mauvais (voyant m M 55'), 1'étoupille est défectueuse et le circuit est aussitôt ramené en po ,11 ioT .ritz puisque les relais 56 et 50 ne sont plus alimentes par contre, les seuils V' et V' sont maintenus en sorte que le contrôle m M de la ligne entre ces seuils est obligatoirement mauvais puisqu'il était bon dans le premier temps.Lorsque le contrôle reste "bon", la troisième impulsion d'horloge provoque un nouveau changement d'état des bascules 21 et 28. La sortie 25 de la première bascule 21 et la sortie 31 de la seconde bascule 28 sont appliquées aux entrées de la porte 62. A cet instant du cycle la sortie de cette porte NON/ET à deux entrées passe à l'état 0. Par l'intermédiaire de la résistance 63 en série avec la diode 20, cette porte 62 arrente l'horloge. Le comparateur double 6 est alors verrouillé à nouveau et garde. en mémoire le résultat "bon". Les sorties 31 et 31a de la seconde bascule 28 ramènent le circuit en position initiales du contrôle de ligne en court-circuit (commandes des portes 32, 33 et du transistor 57). Comme il a été dit, la description qui vient d'etre faite ne limite nullement l'invention au détail du circuit décrit. De nombreux points peuvent donner lieu k des variantes et on citera par exemple le remplacement des transistors 57 et 49 et des relais -50, 56 par une logique purement électronique represent6e figure 3. Cette logique comprend un transistor du type pnp 64 dont l'émetteur est relié à un potentiel V2 de l'ordre de 25 V et k travers une résis- tance 65. Sur le collecteur est montée une diode 66 reliée à un voyant lumineux 67, le contrôle de la bonne marche de ce voyant.lumineüx étant réalisé k travers une diode 68dont l'excitation est effectuée au moyen d'un poussoir non représenté. Le voyant lumineux 67 est branché au potentiel V par l'intermédiaire de la ligne 69.La base du transistor 64 est reliée à la base d'un transistor 70 du type npn, a travers une diode Zener 71 montée en série avec une ré9ietance 72. Le collecteur du transistor 70 est porté la tension V2 tandis que l'émetteur est relié k une borne d'un voyant lumineux 73 à travers une diode 74. Le contrôle du voyant lumineux 73 est effectué k travers une diode 75 commandée par un poussoir non représenté. L'autre borne du voyant lumineux 73 est branchée sur la ligne 69 et donc portée au potentiel V. L'émetteur d'un transistor npn 76 dont la base est reliée à l'émetteur du transistor 70, est relié à travers une résistance 77 aux bornes de laquelle on pré-lève la commande du relais R de télécommande, au collecteur d'un transistor 78 dont l'émetteur est porté au potentiel V et dont la base est reliée à travers une résistance 79, a la sortie 31a de la bascule 28 de la figure 2, le collecteur du transistor 76 est porté au potentiel V2.Enfin un transistor 80 dont l'émetteur est relié au potentiel V et dont le collecteur est relié, k travers une résistance 81, au potentiel V2, est connectée d la sortie de la porte 45 de la figure 2, par l'intermé diaire d'une résistance 82 analogue à la résistance 48. De même, les injecteurs de courant calibrés peuvent donner lieu à de multiples réalisations telle que celle, classique, représentée à la figure 4. Dans ce mode de réalisation, on a un transistor 83 dont l'émetteur est relié à la haute tension à travers une résistance 84, et dont la base est maintenue à un potentiel constant par rapport h la haute tension par un pont résistance 88 et diode Zener 85. Le courant circule du collecteur à travers une résistance 86 et la charge 87 représentant soit la ligne court-circuit, soit la ligne en série avec l'étoupille. La figure 5 représente une réalisation d'un injecteur de courant programmable utilisé dans une autre version de l'équipement dans laquelle les potentiels VM et Vlm sont égaux : on ne commute qu'un des seuils de V m m à V'M par une seule des portes 32 ou 33 de la figure 2, l'autre servant à commander l'injecteur de courant de la figure 5. Cet injecteur est constitué par une alimentation stabilisée 89 à 6 V par les résistances 90 et 91 et limitée en courant I par le circuit des deux résistances 92 et 93 et le transistor 94, ce montage étant un montage classique. Le transistor 95 cour-circuite ou non la résistance 93 lorsque le potentiel appliqué sur sa base est commandé par une des portes 33 ou 62 de la figure 2.Le courant I prend alors 2 valeurs I et I' et circule dans le circuit de la ligne et du dispositif pyrotechnique en court-circuit ou non et représenté en E sur la figure 1. Enfin, les interrupteurs, clefs et poussoirs peuvent être mécaniques ou électromécaniques et télécommandables. Dans la réalisation particulière, ceux-ci sont destinés à être commandés automatiquement au course'une séquence de tir. Le panneau de commande porte deux clefs : l'une de mise en service de l'alimentation de sécurité, l'autre de mise de feu. Ces clefs, pour les besoins de la télécommande agissent par l'intermédiaire de deux relais. Cette réalisation particulière prévoit l'inclusion du contrôle dans une séquence automatique et le déclenchement d'un arrêt de séquence en cas de défectuosité. Un poussoir commande la séquence de contrôle des circuits décrits ci-dessus. La tension V1 est construite par diode Zener et résistance de façon classique ainsi que la tension positive du comparateur double 6 à partir de l'alimentation unique 1 de la figure 1 dont la borne négative est le point commun aux éléments 6, 43, 44, 55 et 55' de la figure 2. Cette borne est également l'entrée de l'alimentation négative du comparateur double 6 (figure l). La figure 6 présente une réalisation particulière de l'invention utilisée lorsque le court-circuit est réalisé par un moteur de sécurité le relais R comporte des contacts repos-travail A et B connectés à des contacts repos-travail C1 à C3 de fin de course du moteur de sécurité de la façon suivante : les contacts A1 et C3 sont reliés entre eux tandis qu'on relie les contacts B1 et C2, C1 à A2 et d une borne de l'organe pyrotechnique E, l'autre borne étant reliée aux contacts A3 et B2. Quand le relais est au repos et le contact de fin de course du moteur en position sécurité, un court-circuit est établi aux bornes de l'organe pyrotechnique E par liaison B1 B2 C2 C1 A2 A1. Ce court-circuit est maintenu pendant la première période du contrôle. Quand le relais est commandé, le courant de contrôle circule selon les liaisons A1 A3 C1 C2 B1 Quand le moteur d'armement autorise la mise a feu, le courant de mise à feu circule selon les liaisons C3 C1 B2 B1 et le contrôle est impossible. l. Dispositif de contrôle séquentiel et de commande à distance de circuits principaux électriques caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de tension électrique isolée alimentant au moins une source de courant de contrôle et de commande associée à un circuit électronique apte à vérifier à grande vitesse, successivement et dans l'ordre la ligne d'interconnexion dudit circuit électronique audit circuit principal électrique, ce dernier étant en court-circuit au moyen d'un organe télécommandable, puis la ligne d'interconnexion en série avec ledit circuit principal électrique, la tension développée par le courant de contrôle étant à chaque séquence fixée entre des limites prédéterminées. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit électronique est constitué par une horloge susceptible de commander les séquences successives et associée à une logique de bascules et de portes NON/ET et OU. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ceqse le circuit électronique est associé à des moyens d'affichage lumineux. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'hor- loge est constituée par un transistor unijonction dont l'émetteur est relié au point milieu d'un circuit RC et aux anodes de diodes constituant avec la résistance B un circuit OU susceptible d'autoriser le fonctionnement de l'horloge à partir de la sortie d'un organe unique de mesure à travers une porte NON/XT montée en inverseur selon que l'organe unique de mesure indique ou non un premier résultat correct. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'horloge est commandée par la logique de bascules. 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'organe unique de mesure est un comparateur double commandant l'horloge et les mayens d'affichage par une porte ET/NON montée en inverseur, dont la sortie est reliée, d'une part à la cathode d'une diode du circuit OU, d'autre part à la base d'un transistor dont le collecteur est relié à la bobine d'un relais susceptible d'appliquer une tension aux moyens d'affichage. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le comparateur double comporte un circuit de mise en mémoire susceptible de mettre en mémoire le dernier résultat quand la séquence est interrompue. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le comparateur double commande l'horloge, les moyens d'affichage, et est susceptible d'autoriser la télécommande de la suppression du courtcircuit sur le circuit principal électrique, et en ce qu'il alimente un second relais dont les extrémités de la bobine sont connectées d'une part au point d'alimentation des moyens d'affichage, d'autre part au collecteur d'un second transistor dont la base est réunie à la sortie de la logique de bascules. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le comparateur double reçoit sur ses deux entrées d'encadrement deux tensions dont la valeur dépend de l'état de deux portes NON/ET montées en inverseurs et commandées toutes deux par la sortie de la logique de bascules, l'élaboration de ces deux tensions à l'aide de circuit de résistances et de potentiomètres permettant de fixer les seuils d'encadrement en fonction de l'avancement du programme de contrôle à la valeur correspondant aux limites des caractéristiques du circuit principal électrique à contrôler.