Brevet FR2204832A1 — publié le 19740524

L'invention est relative à un régulateur à trois positions dans lequel lorsque, après dépassement d'un intervalle de commande, la valeur mesurée de la grandeur à régler diminue et lorsqu'elle augmente, est actionné un interrupteur différent, l'un de ces interrupteurs provoquant le déplacement ou la rotation d'un organe de réglage (moteur) dans un sens et l'autre provoquant le déplacement ou la rotation de cet organe de réglage dans l'autre sens. L'invention a pour but d'améliorer et de simplifier les régulateurs à trois positions de ce genre connus jusqu'à présent. Les régulateurs à contre-réaction de ce genre connus jusqu'à présent.fonctionnent selon le principe illustré sur la figure 1 des dessins annexés. Lorsque dans l'organe de commande. la valeur d'entrée x sort vers le haut ou vers le bas de -e l'intervalle de commande s, est engendrée une grandeur de sortie Ye positive ou négative qui entrain un organe de réglage intégrateur I (par exemple un moteur) dans un sens ou dans l'autre. La grandeur de sortie Ye est transformée dans la channe de contre-réaction. selon la fonction de transfert de cette chaine, en une grandeur x . Dans le comparateur V, la grandeur x est comparée à la grandeur de commande x .Si x atteint la -r - r valeur x , on a xe = O et par conséquent aussi Xe = O. L'organe de réglage intégrateur I demeure au repos et, selon la fonction de transfert de la chaine de contre-réaction. la valeur x1 diminue et lorsque, par comparaison avec x dans le comparateur V, la valeur x - x devient supérieure à la moitié de l'inter n -r val le de commande, ye devient alors positif. Ce processus se répète jusqu'à ce que l'écart de réglage s'annule. L'action de régulation ne s'effectue pas d'une manière continue, mais selon des impulsions séparées successives.En cas de discontinuité brutale de la grandeur de réglage, comme on l'a représenté sur la figure 2a, on obtient pour la valeur de sortie Ye du régulateur les variations représentées sur la figure 2b. Le premier déclenchement de la grandeur de sortie du régulateur est suivi de brefs enclenchements séparés. La figure 2c montre les variations de la grandeur réglée Y. Celle-Çi croit, lorsque l'organe de réglage est enclenchait à peu près à vitesse constante et demeure constante lorsque l'organe de réglage est déclenché. Au contraire. le régulateur à trois positions conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par une chaine de contre-réaction qui agit sur les deux interrupteurs de telle manière que l'intervalle de commande se trouve amplifié et que de ce fait l'interrupteur enclenché soit déclenché. Dans le régulateur à trois positions conforme à l'invention. la grandeur de sortie xr de la chaine de contre-réaction n'est pas comparée directement avec la valeur mesurée de la grandeur réglée, mais la commande, dans l'organe de commande. est rétrogradée de telle manière que la chaine de contre-réaction amplifie l'intervalle de commande, et ceci dans les deux sens. aussi bien dans le sens d'une augmentation que dans le sens d'une diminution de la grandeur de réglage. L'invention est caractérisée par le nature et par la disposition particulières de la channe de contre-réaction. qui. même dans le cas de régulateurs électriques ou électroniques, n'est pas encore connue et qui offre, pour le déroulement de l'opération de réglage. des avantages pratiques importants. Du fait que dans le régulateur à trois positions conforme à l'invention. la chaine de contre-réaction n'amplifie pas la grandeur d'entrée x de l'organe de commande pour effectuer la commande. il en résulte que l'amplification est non-linéaire. Dans ces conditions, pour un agencement approprié. l'amortissement se trouve augmenté et on obtient une atténuation rapide des variations brusques ou relativement importantes de la grandeur de commande. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les interrupteurs peuvent être commandés par un organe intermédiaire qui est mis en mouvement dans un sens par la grandeur mesurée et dans un autre sens. de préférence à peu près perpendiculaire au précédent. par la chaine de contre-réaction. Un mode de réalisation avantageux de l'invention est en outre caractérisé en ce que les interrupteurs sont commandés par un organe intermédiaire. lequel est mis en rotation par la grandeur mesurée et est déplacé en direction axiale par la channe de contre-réaction ou vice-versa. L'invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un de ses modes de réalisation. pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexes. La figure 3 illustre le mode de fonctionnement du régula teur conforme à l'invention. A 1'intérieur du rectangle repr. sentant l'organe de commande on a représenté graphiquement par des diagrammes les variations de la grandeur de sortie ge en fonction de la grandeur d'entrée. d'une partt avant l'enclen- chement de la contre-réaction (a) et, d'autre part, après l'action de la contre-réaction (b). Cette disposition présente l'avantage que le réglage normal se déroule exactement comme dans les régulateurs à trois positions connus. mais qu'en cas d'écarts brusques et importants de la grandeur de commande. la sensibilité du régulateur diminue, c'est-à-dire que ce régula teur a moins tendance à provoquer des ascillations de grande amplitude.D'autre part. on n'a besoin que d'une channe de -réac- tion qui facilite le réglage du régulateur et qui. ce qui est particulièrement intéressant dans le cas d'un régulateur pneu matique, permet de simplifier la construction du régulateur, ce qui entratne une réduction de son prix de fabrication. On va décrire maintenant un régulateur à trois positions du type pneumatique. construit conformément à l'invention et représenté schématiquement sur la figure 4. Ce régulateur a pour rle de maintenir constante la pres sion d'un gaz, par exemple de l'air. à l'intérieur du réservoir de gaz comprimé 10. Le gaz arrive de la gauche (sur la figure 4) par la soupape 11 qui, en fonctionnement. est ouverte. La régula tion doit s'effectuer en agissant sur la soupape d'évacuation 12 qui est actionnée par une membrane. La mise sous pression de la chambre à membrane 13 produit la fermeture de la soupape 12. La commande du régulateur s'effectue à l'aide de deux tinter; rupteurs 14 et 15. comportant chacun une buse à jet et une buse collectrice. repréSentés schématiquement en coupe sur la figuré 5. La pression du gaz est appliquée à une buse à jet convergente 16 qui est disposé en face d'une buse collectrice 17. Entre les deux buses peut coulisser la tale de recouvrement 18. Selon la position de la tOle de recouvrement. le gaz comprimé peut passer de la buse à jet à la buse collectrice ou (lorsque la tale 18 recouvre complètement la buse collectrice) la pression du gaz est retenue, de sorte qu'aucune pression ne règne dans la buse collectrice. La tale de recouvrement 18 comporte deux are tes de commande obliques 19 et 20 qui. en position de repos ou de zéros. recou- virent les buses des interrupteurs 14 et 15. La tale de recouvre ment 18 est déplace d'un mouvement de translation par le manomètre 21 vers le haut (sur la figure 4) lorsque la pression augmente et vers le bas lorsque la pression diminue. Le manomètre 21 se compose d'un soufflet fixe 22 contre lequel s'appuie le ressort 24 et dont l'espace intérieur communique avec le réservoir de gaz comprimé 10 au moyen de la canalisation 23.La biellette 25 transmet le mouvement du manomètre à la plaque de recouvrement 18. Gracie à la channe de contre-réaction 26 qui sera décrite par la suite, la plaque de recouvrement 18 peut être déplacée vers la gauche Eur la figure 4). La channe de contreréaction 26 agit alors au moyen de la glissière de guidage 27 portée par la plaque de recouvrement, de sorte qu'elle ne peut turbe pas le mouvement imprimé à cette plaque par le manomètre21. De l'interrupteur 14 part une canalisation 28 qui va aux micro-interrupteurs 29 et 30 et de l'interrupteur 15 part une canalisation 33 qui va aux micro-interrupteurs 31 et 32, les canalisations 28 et 33 étant raccordées aux entrées 1 des microinterrupteurs 29. 30. 31 et 32. Les interrupteurs 30 et 32 commandent l'arrivée et le départ de la chambre à membrane 13 de la soupape de réglage 12. Les entrées 2 de ces interrupteurs sont ouvertes. les entrées 5 fermées. L'entrée 4 de l'interrupteur 30 est ouverte. la sortie 3 communique, par une soupape d'étranglement réglable 34, avec la canalisation 35 et par conséquent avec la chambre à membrane 13. L'entrée 4 de l'interrupteur 32 reçoit du gaz par la canalisation 37. la sortie 3 communique par une soupape d'étranglement réglable 36 avec la canalisation 35. Les entrées 2 des interrupteurs 29 et 31 sont ouvertes, les entrées 5 fermées. Les entrées 4 reçoivent du gaz par la canalisation 37. Les sorties 3 sont mises en communication par l'intermédiaire de la canalisation 38 de laquelle la canalisation commune va, par l'intermédiaire du pré-étranglement 39 et de l'étranglement réglable 45, au soufflet de contre-réaction 40. Entre les étranglements 39 et 45 est raccordée une canalisation 43 qui, à travers un autre étranglement réglable 44, débouche dans l'atmosphère extérieure. Le soufflet de contre-réaction 40 est fixe et contre lui prend appui le ressort 42. La tige 41 relie le soufflet de contre-réaction à la glissière de guidage 27. Cet agencement permet au soufflet de contre-réaction, lorsqu'il est mis sous pression. d'imprimer un mouvement de translation vers la gauche (sur la figure 4) à la tole de recouvrement 18. Si le réservoir 10 est le siège d'une augmentation de pression, le manomètre 21 déplace la tale de recouvrement 18 vers le haut, les buses de l'interrupteur 14 reçoivent du gaz comprimé mé qui, par l'intermédiaire de la canalisation 28, actionne les micro-interrupteurs 29 et 30. L'interrupteur 30 met alors en communication la chambre à membrane 13 de la soupape de réglage 12 avec l'atmosphère à travers la canalisation 35 et la soupape d'étranglement 34. Dans ces conditions du gaz comprimé peut s'échapper de la chambre à membrane 13 et la soupape de réglage 12 s'ouvre davantage. En même temps l'interrupteur 29 introduit, par l'intermédiaire de la canalisation 37 et de la canalisation 38. du pré-étranglement 39 et de l'étranglement 45. du gaz comprimé dans le soufflet de contre-réaction 40. La tale de recouvrement 18 est déplacée vers la gauche jusqu'à ce qu'elle interrompe à nouveau le courant de gaz à travers les buses de l'interrupteur 14 et décharge la canalisation 28. Les micro-interrupteurs 29 et 30 reviennent à la position antérieure. Lg canalisation 35 est fermée par rapport à l'atmosphère exté rieuret La pression demeure constante à l'intérieur de la chambre à membrane 13 et la soupape de réglage demeure dans sa position. La canalisation 38 est séparée de l'arrivée de gaz. Par l'intermédiaire des étranglements 44 et 45, la pression qui régnait à l'intérieur du soufflet decontre-réaction 40disparatt. Le ressort 42 déplace la tôle de redouvrement 18 vers la droite jusqu'à ce qu'elle découvre la buse collectrice de l'interrupteur 14 et ltensemble du processus se répète. De telle manière, le régulateur fonctionne par pas ininterrompus, ces pas étant de plus faible amplitude pour les faibles écarts de réglage que pour les écarts de réglage importants. Lorsque la valeur de consigne de la grandeur de réglage est atteinte et que la contre-réaction est revenue à son état initial, la tale de recouvrement 18 obture les deux interrupteurs à buses 14 et 15 et le régulateur demeure au repos. Si la pression s'abaisse dans le réservoir 1, le manomètre 21 tire la tôle de recouvrement vers le bas et libère les buses de l'interrupteur 15. La pression parvient aux microinterrupteurs 31 et 32 par la canalisation 33. L'interrupteur 32 amène du gaz comprimé issu de la canalisation 37 dans la chambre à membrane 13 à travers la soupape d'étranglement ré glable 36 et la soupape de réglage 12 se déplace dans le sens de la fermeture.La contre-réaction agit exactement comme dans le cas décrit précédemment pour un accroissement de la pression dans le réservoir et la fermeture de la soupape de réglage 12 est interrompus Par pas séparés la soupape de réglage 12 est actionnée dans le sens de la fermeture jusqu'à ce que la pression qui règne à l'intérieur du réservoir 10 atteigne la valeur de consigne. Gracie à l'effet d'étranglement présenté par les soupapes d'étranglement 34 et 36. l'ouverture et la fermeture de la soupape de réglage 1 se trouvent ralenties et. en liaison avec lteffet d'étranglement de la soupape d'étranglement 45, qui ralentit l'effet de la contre-réaction, la fréquence des impulsions de réglage et aussi le comportement du régulateur en intégrateur se trouvent réglés. En agissant sur la soupape d'étranglement 44 on agit sur l'intensité de la contre-réaction. On peut donc régler l'amplitude des impulsions, c'est-à-dire à peu près le domaine de proportionnalité ou l'amplification. Sur la figure 6 est représenté un dispositif dans lequel l'organe intermédiaire est mis en rotation par la grandeur mesurée et dans lequel les buses sont déplacées en direction axiale par la contre-réaction. Sur la figure 6, on n'a pas représenté, pour ne pas compliquer la figure, les paliers de l'axe 101 autour duquel le levier 102 fait tourner l'organe intermédiaire sous l'action de la grandeur mesurée (manomètre). Les autres références numériques de la figure 6 correspondent aux pièces décrites précédemment. Le régulateur à trois position de la figure 6 est principalement caractérisé par le fait que les interrupteurs sont commandés par un organe intermédiaire. qui tourne sous l'action de la grandeur mesurée et qui est déplacé en direction axiale par la contre-réaction, ou vice-versa. L'avantage particulier de cette disposition consiste en ce que sur l'organe intermédiaire n'agissent ni forces ni frottements d'une importance suffisante pour fausser la mesure. On obtient ainsi la précision maximale de réglage possible. Le régulateur qui vient d'être décrit est du type pneumatique, il travaille avec des buses à jet et des buses collectrices constituant deux à deux des interrupteurs. Mais on peut tout aussi bien. sans sortir du cadre de l'invention. utiliser des buses à plaques de rejaillissement. De même le régulateur pour rait être du type hydraulique ou son principe être appliqué encore à des régulateurs électriques. Comme il va desoi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Régulateur à trois positions dans lequel lorsque, après dépassement d'un intervalle de commande, la valeur mesurée de la grandeur à régler diminue et lorsqu'elle augmente est actionné un interrupteur différent. l'un de ces interrupteurs provoquant le déplacement ou la rotation d'un organe de réglage (moteur) dans un sens et l'autre provoquant le déplacement ou la rotation de cet organe de réglage dans l'autre sens, lequel régulateur est caractérisé en ce qu'il est prévu une chaine de contre-réaction qui agit sur les deux interrupteurs de telle manière que l'intervalle de commande se trouve amplifié et que de ce fait l'interrupteur enclenché soit déclenché. 2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les interrupteurs sont commandés par un organe intermédiaire qui est mis en mouvement dans un sens par la grandeur mesurée et dans un autre sens, de préférence à peu près perpendiculaire au précédent, par la channe de contre-réaction. 3. Régulateur selon la revendication 1. caractérisé en ce que les interrupteurs sont commandés par un organe intermédiaire, lequel est mis en rotation par la grandeur mesurée et est déplacé en direction axiale par la chaine de contre-réaction ou vice-versa.