Brevet FR2230008A1 — publié le 19741213

La présente invention se rapporte d'une mandore générale aux dispositifs de commande d1 aéronefs, et coneel-ne plu3 particulièrement un dispositif destiné à maintenir un aéronef à une altitude constante. Un type de dispositif de maintien d'altitude déjà réalisé pour être associé à un dispo sitif de pilotage automatique comporte un servo-moteur et un potentiomètre qui délivre un signal de référence correspondant à 1 altitude à maintenir. Le servomoteur positionne le potentiomètre en fonction dc l'altitude de 11 aéronef et il est arrêté lorsque l'altitude voulue est atteinte. Ensuite, le potentiomètre délivre un signal de réfé- rence fixe correspondant à l'altitude désirée. Ce dispositif présente l'avantage d'un maintien indéfini, mais aussi des inconvénients comme les dimensions, le poids et la vitesse. Des circuits électroniques d'échantillonnage et de maintien comportant des éléments capacitifs de mémorisation ont déjà été réalisés dans le but de mémoriser des signaux analogiques. Mais ces circuits ne peuvent assurer un rnaintien pendant de longues périodes en raison des courants de fuite qui tendent à décharger les condensateurs, et les si signaux sont alors perdus. L'invention concerne donc un dispositif de commande d' al- titude qui comporte un compteur numérique destine à mémoriser un nombre qui correspond à l'altitude à maintenir. Un convertis- seur numérique-analogique produit un signal de sortie correspondant au nombre mémorisé dans le compteur, et un dispositif est prévu pour comparer le signal d'altitude avec le signal de sor- tie correspondant au nombre mémorisé, de manière à produire un signal de correction d'altitude pour maintenir l'aéronef à une altitude constante. L'invention concerne donc un dispositif perfectionné et nouveau destiné à maintenir un aéronef à une altitude constante; un dispositif de ce genre comportant un compteur numérique destiné à mémoriser un nombre correspondant à l'altitude à maintenir et un convertisseur numérique-analogique qui produit un signal analogique de sortie correspondant au nombre mémorisé dans le compteur; et un dispositif du genre décrit ci-dessus qui comporte un dispositif destiné à comparer le signal d'alti- tude actuel avec le signal d'altitude mémorisé de manière a produire un signai de correction altitude qui corrcspond à la différence entre les signaux comparés. L'invention sucra décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels La figure 1 est un diagramme synoptique d'un mode de réa- lisation d'un dispositif selon l'invention, et destiné à rnain- tenir un aéronef à une altitude constante, la figure 2 est un schéma du compteur numérique et du convertisseur numérique-analogique destiné à échantillonner et à maintenir un signal d'altitude dans le mode de réalisation de la figure 1, la figure 3 est une représentation graphique du signal de sortie délivre par le convertisseur numérique-analogique de la figure 2, Comme le montre la figure 1, le dispositif de commande comporte un transducteur d'altitude 10, une source 11 d'impulsion d'horloge, un compteur numérique 12 et un convertisseur numé- rique-analogique 13. De préférence, le transducteur est du type qui mesure la pression atmosphérique statique et produit un signal électrique analogique, par exemple une tension directement proportionnelle à l'altitude. La source d'impulsions dthorloge consiste en un oscillateur ou un générateur d'impulsions de type courant qui délivre des impulsions rectangulaires à une fréquence prédéterminée, par exemple un mégahertz. Le compteur numérique 12 et le convertisseur nu;nérique- analogique 13 sont représentés plus en détail sur la figure 2. Le compteur consiste en un compteur binaire à remise à zéro comprenant plusieurs étages de comptage. Chaque étage comprend un circuit basculeur, et ces circuits basculeiirs sont désignés par FF1 - FF7. eien que le compteur soit représenté avec sept étages, il est possible qu'il en comprenne un nombre plus grand ou plus petit. Le compteur comporte une borne 16 d'entrée d'hor- loge connectée à l'entrée du premier étage FF1, et les sorties Q et Q de chaque étage, à l'exception du dernier, sont connectées aux entrées de l'étage suivant . Les entrées de mise à zéro des étages sont toutes connectées ensemble à une borne 17; De préférence, le compteur est réalisé sous la forme d'un circuit intégré dont des modèles qui conviennent sont disponibles dans le commerce.L'un de ces mode les est le tT.te CD 4024 AD fabriqué par la division des semi-conducteurs de RCA. Le convertisseur numérique-analogique 13 est connecte au compteur 12 et il délivre un signal analogique de sortie, sous la forme d'une tension, correspondant au nombre enregistré dans le compteur. Comme le montre la figure 2, le convertisseur est constitué par un réseau en échelle à résistances, qui se comporte comme un diviseur de tension. Le réseau en échelle comporte le même nombre d'étages que le compteur, et chaque étage est constitué par deux résistances désignées par R1A, R1D etc. Les résistances R1A à R7A sont connectes en série entre la masse et une borne de sortie 18. Les résistances R1B à R7B sont connectées aux sorties Q des étages de comptage correspondant. Comme le montre la figure 3, la tension de sortie Vs à la borne de sortie 18 augmente par gradins discrets à partir d'un niveau initial nul vers une tension maximale VMax' à raison d'un gradin pour chaque impulsion appliquée au compteur. La tension maximale est déterminée par la tension d'alimentation du compteur, et l'amplitude de chaque gradin est déterminée par le nombre d'étages de compteur. Dans le cas d'une tension d'aiimentation de 10 Volts et d'un compteur à sept étages, le nombre maximal de gradins est égal à 128, et l'amplitude de chaque gradin est de l'ordre de 78 Millivolts. Avec une tension dlali- mentation de 10 Volts et 12 étages, le nombre de gradins est 4095, et ils ont chacun une amplitude de 2,4 millivolts. Des dispositions sont prises pour conditionner le compteur 12 de mandore qu'il compte les impulsions de l'horloge 11, jus- qu'à ce que la tension de sortie du convertisseur numerique- analogique 13 atteigne le niveau de la tension d'altitude pro- venant du transducteur 10. Ces dispositions comprennent un comparateur de tension 21, un circuit basculeur RS 22, une porte NON-ET 23 et un circuit multivibrateur monostable 24. Les sorties du transducteur 10 et du convertisseur 13 sont connectées aux entrées du coiuparateur 21. Ce comparateur délivre des sig- naux de sortie de niveau haut et de niveau bas, et il passe de l'un à l'autre en fonction de l'amplitude relative des sig- naux à ses entrées. S la tension provenant du transducteur 10 est supérieure à la tension provenant du convertisseur 13, la sortie du convertisseur est au niveau haut et ni la tension du convertisseur est la plus élevée, la sortie est au niveau bas. La sortie du comparateur de tension 21 est connectée à l'entrée de mise à zéro du circuit. basculeur 22. Ce circuit basculeur consiste en un circuit bistable classique qui passe entre l'état "1" et l'état "0" en fonction des signaux d'entrée qui lui sont appliqués. La sortie Q de ce circuit basculeur est connectée à une entrée d'une porte NON-ET 23, et la source 11 d'impulsions d'horloge est connectée à la seconde entrée de cette même porte. La sortie de la porte NON-ET est connectée à l'entrée de l'horloge du compteur 12. Un circuit multivibrateur monostable 24 est connecté de maniera à recevoir un signal de commande de maintien d'altitude sous forme d'un signal d'entrée provenant d'une borne d'entrée 26. Les sorties du circuit multivibrateur sont connectées à l'entrée de mise à zéro du compteur 12,-et à l'entrée de for çage S du circuit basculeur 22. Un dispositif de sommation est prévu pour comparer les signaux provenant du transducteur 10 et du convertisseur 13, et produire ainsi un signal de correction d'altitude correspondant à la différence entre ces signaux. Ce dispositif comporte un am.- plificateur différentiel 31 comprenant une entrée négative connectée à la sortie du transducteur 10, et une entrée positive connectée à la sortie du convertisseur 13. Une résistance 32 de rdglage de gain est connectée entre la sortie et l'entrée néga- tive de l'amplificateur. La sortie de l'alplificateur 31 est connectée à un dispositif de commutation 36 à semi-conducteurs, qui est représenté schématiquement sur la figure 1. L'état du dispositif de comnxu- station est déterminé par le signal de sortie d'une porte NON-ET 37 dont une entrée est connectée à la sortie Q du circuitbas- culeur 22 et dont une seconde entre est connectée à la borne d'entrée 26 pour en recevoir le signal de commande. La sortie du dispositif de oommutation 36 est connectée à l'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel 38, et la sortie de cet amplificateur est connectée à la borne de sortie 39.Une résis- tance 41 de réglage de gain est connectée entre la sortie et l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel. Le fonctionnement et l'utilisation du dispositif de commande d'altitude seront maintenant décrits rapidement. I1 sera supposé que le dispositif est ritonté dans un aéronef, et que 7 a borne de sortie 39 a été connectée à un dispositif de commande automatique, tel qu'un pilote automatique de de l'aéronef. @or@que ce dernier atteint une altitude que le pilote désire maintenir, ce dernier applique un signal de commande de maintien d'altitude à la borne d'entrée 26. A la réception de ce signal, le circuit multivibrateur 24 produit une impulsion qui ramène le compteur 12 à son niveau initial zéro, et fait passer le circuit basculeur 22 a' l'état "1".Lorsque le circuit basculeur est C l'état "1", la porte NON-ET 23 est ouverte et la porte NON-@T 37 est fermée. Dans ce cas, le dispositif de comm@tation 36 relie à la masse l'entrée inverseuse de l'amplificateur opér@ tionnel 38, et aucun signal de correction d'altitude n'est t livré à la borne de sortie 39. Lorsque la porte NON-ET 23 est ouverte, les impulsions de la source d'horloge 11 passent au compteur 12, où elles s@nt comptées. Chaque fois qu'une impulsion est comptée, la tensio@ de sortie du convertisseur 13 augmente d'un gradin, comme le montre la figure 3. Le comparateur de tension 21 c@ntrôle les tensions de sortie du transducteur 10 et wkl convertisseur 13.. et lorsque la tension de sortie du convertisseur dépasse cel du transducteur, la sortie du coiparateur change d'état et ramène le circuit basculeur 22 à l'état "0". Dans ce cas; le signal d'ouverture de la porte NOS T 23 disparaît et aucune autre impulsion d'horloge n'est appliquée au compteur. Ce der- nier conserve le nombre enregistré et la tension de sortie du convertisseur 13 reste au niveau correspondant a ce nombre. Ce niveau correspcnd également à l'altitude voulue dc l'aéronef. Lorsque le circuit basculeur 22 est ramené à l'état "0", la porte NON-ET 37 est ouverte, et, tant que le signal de com- mande de maintien d'altitude est présent, le dispositif de commutation 36 relie la sortie de l'amplificateur 31 à l'entrée de l'amplificateur 38. Chaque fois que l'aéronef s'écarte de altitude voulue, un signal de correction apparait à la sor- tie de l'amplificateur 31, et ce signal est appliqué à la b@@ne de sortie et au pilote automatique de manière à ramener l'aéronef à 11 altitude voulue. Lorsque le signal de maintien d'altitude est supprimé, la sortie de la porte NON-ET 37 change d'état et le dispositif de commutation déconnecte la sortie de l'amplificateur 31 de l'en- trée de l'amplificateur 38. Ensuite, le dispositif n'a plus aucun effet sur le pilotage de l'aéronef, à moins quiun nouveau signal de commande ne soit appliqué à la borne d'entre 26. Il va de soi que dc nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné à produire un signal de commande maintenant un aéronef à une altitude predzterninde, caractérisé en ce qu'il comporte un transducteur d'altitude qui délivre un signal analogique correspondant à l'altitude de l'aéronef, une source d'impulsions de horloge, un compteur numérique, un convertisseur numérique-analogique connecté au compteur et destiné à produire un signal analogique de sortie correspondant au comp tage enregistré par le compteur, un dispositif destiné à conditionner le compteur de -anière qu'il compte les impulsions dthor- loge jusqu'à ce que le signal de sortie atteigne le niveau du signal d'altitude à un instant voulu, et mémorise ensuite le nombre de manière que le signal de sortie reste à un niveau de référence pratiquement égal au niveau du signal d'altitude à l'instant voulu, un dispositif étant prévu pour comparer le signal d'altitude avec le signal de sortie, et pour produire un signal de correction d'altitude dans le cas où le signal d'altitude diffère du niveau de référence. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compteur consiste en un compteur binaire à plusieurs étages. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur numérique-anatogique consiste en un réseau en échelle à résistances. 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à conditionner le compteur comporte un circuit de porte connecté entre la sourCe d'impulsions et le compteur, de maniere à délivrer des impulsions de la source au compteur en la présence d'un signal d'ouvertures un circuit de commande destiné à délivrer un signal d'ouverture au circuit de porte en réponse à un signal de commande, et un circuit destiné à comparer le signal d'altitude et le signal de sortie et à conditionner le circuit de commande pour qu'il supprime le signal d'ouverture. du circuit de porte. lorsque le signal de sortie att int le niveau du signal d'altitude. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande consiste en un circuit basculeur.