Brevet FR2258658A1 — publié le 19750818

La présente invention se réfère aux régulateurs électroniques couramment utilisés dans l'industrie. On sait que ces appareils comprennent en général une façade, un boitier et une plaque de fond. La façade porte un dispositif d'affichage de la consigne de régulation, le plus souvent réalisé sous la forme d'un cadran cylindrique ou circulaire-plat propre à coopérer avec un repère. Le cadran peut etre fixe ou mobile5 le repère étant respectivement mobile ou fixe (par exemple gravé sur la paroi transparente qui recouvre le cadran). Il peut encore être prévu sur cette façade un indicateur galvanométrique qui permet de lire soit la mesure de la grandeur régulée, soit l'écart entre cette grandeur et la consigne. On trouve parfois des affichages complémentaires de paramètres de régulation tels que "bande proportionnelle", 11 cons tante d'action intégrale", "constante d'action dérivée", etc...Enfin la façade est fréquemment pourvue d'un dispositif d'affichage d'alarme grace auquel on peut obtenir un signal avertisseur quand la grandeur à réguler sort de certaines limites de variation autour de la valeur de consigne (cas par exemple d'une température devenant excessive en suite d'une défaillance d tun organe du système de régulation).-En ce qui concerne le boftier, il renferme les circuits électroniques associés à la façade et propres à comparer la valeur réelle de la grandeur avec la consigne pour en déduire un signal de régulation suivant le programme prévu. D'autre part le boitier est quelquefois agencé pour recevoir la façade de façon amovible, les circuits précités étant portés par des plaquettes fixées à celle-ci.Enfin pour ce qui est de la plaque de fond, laquelle est fréquemment solidaire du corps du boîtier, elle porte les dispositifs de connexion avec les circuits extérieurs (alimentation, capteurs, circuits de commande, etc...). Une disposition quelquefois utilisée consiste à prévoir une liaison par broches ou équivalents entre les plaquettes à circuits électroniques et la plaque de fond. Les régulateurs connus du genre en question n'agissent que sur une seule grandeur, de sorte que lorsqutune installation nécessite plusieurs régulations différentes et indépendantes, telles par exemple que celles de la température et de la pression dans une même machine, il faut autant d'appareils que de grandeurs régulées. D'autre part dans le cas où il est prévu une alarme, celle-ci n'est efficace qu'autant que son alimentation en courant électrique fonctionne et la moindre défaillance du transformateur ou du système redresseur qui fournit le courant au régulateur peut la mettre hors d'état de fonctionner. Or précisément l'une des causes possibles de l'apparition de valeurs excessives de la grandeur régulée (par exemple de températures trop élevées) réside précisément dans la mise hors d'action du circuit de régulation en suite d'un défaut d'alimentation. En pareil cas l'alarme est ainsi totalement inefficace. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à permettre d'établir soit un régulateur double grâce auquel on puisse assurer la régulation de deux grandeurs différentes tout en conservant la possibilité de mesurer à chaque instant la valeur réelle de chacune, ou son écart par rapport à la consigne, soit un régulateur simple à circuit d'alarme indépendant du circuit de régulation et par conséquent non susceptible d'être affecté par les défaillances éventuelles de ce dernier. Suivant une première caractéristique de l'invention le régulateur comporte essentiellement plusieurs cadrans circulaires plats concentriques et susceptibles d'être orientés indépendamment l'un de l'autre autour d'un même axe. Grâce à cette disposition, l'on peut faire coopérer tous les cadrans avec un repère radial fixe unique, ce qui simplifie considérablement l'utilisation de l'appareil. Ces cadrans peuvent servir afficher les consignes et/ou les limites d'alarme correspondant à une ou plusieurs grandeurs à réguler. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'on fait comporter au régulateur un galvanomètre indicateur unique monté co-axialement aux cadrans de manière que son aiguille puisse coopérer avec les graduations de n importe lequel d'entre eux et, si l'on désire qu'il puisse le faire sélectivement avec plusieurs de ceux-ci, on lui-associe un commutateur approprié.Dans une forme d'exécution préférée on envoie au galvanomètre une tension représentative de l'écart entre la valeur instantanée réelle de la grandeur et la consigne correspondant à celle-ci. I1 est facile de voir que dans ces conditions, moyennant un choix judicieux du sens et de l'é- chelle de déviation, l'aiguille du galvanomètre indique toujours la valeur réelle de la grandeur quelle que soit l'orientation du cadran considéré (dans les limites, bien entendu, de l'angle de rotation de l'aiguille). Dans une Variante l'on prévoit plusieurs cadrans pour une même grandeur et l'on utilise alors un ou plusieurs -commutateurs pour associer sélectivement les circuits de régulation de cette grandeur aux diverses consignes affichées par ces cadrans, par exemple pour inposer à une température deux valeurs différentes au choix de l'o- pérateur. Dans le cas où l'on prévoit une ou plusieurs alarmes, on les établit préférablement sous la forme de circuits èntièrement distincts des circuits de régulation et comportant leur alimentation propre, de façon que la défaillance de ces derniers ne puisse en aucun cas provoquer le non-fonctionnement de l'alarme. Le~dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer : Fig. 1 est une vue de face d'un appareil suivant l'invention à deux cadrans. Fig. 2 en est une coupe suivant II-II (fig. 1), les organes intérieurs à la façade étant montrés en vue extérieure Fig. 3 est une coupe suivant 111-TII (fig. 1). Le régulateur représenté comprend une façade 1, un boîtier 2 et une plaque de fond 2a constituée par la paroi arrière du boîtier 2. La façade 1 présente laforme d'une cuvette carrée propre à s engager dans l'extrémité avant ouverte du boîtier, cette cuvette comportant un rebord dépassant qui vivent porter contre le bord surépais si de l'ouverture précitée. La retenue en place est effectuée de toute manière appropriée. Dans l'exemple représenté le corps de la cuvette porte des dents latérales la (fig. 2) qui s'encliquètent élastiquement dans des lumières 2b du boîtier. Dans la cuvette constitutive de la façade i est disposée une paroi avant transparente rapportée 3 encliquetée en position derrière quatre petites saillies latérales lb de la cuvette.La paroi 3 comporte un rebord intérieur 'dans lequel est retenue par élasticité une plaquette opaque mince ou écran 4 largement ouvert dans sa partie centrale pour découvrir les cadrans, comme on le comprendra mieux ci-après. Un joint 5 est disposé entre le rebord de la paroi 3 et la cuvette. Contre le fond de la cuvette ou façade i des vis telles que 6 (fig. 2) fixent des colonnettes 7a solidaires d'un plateau 7 disposé entre le fond précité et la paroi avant 3. Sur la face avant du plateau 7 est montée à rotation une couronne 8 portant un premier cadran 9, de forme annulaire, visible à travers la paroi 3, tandis que sur sa face arrière est disposée une autre couronne tournante 10 solidaire d'un bossage cylindrique lOa qui traverse une ouverture centrale 7b du plateau 7 pour venir se raccorder à une autre partie lOb en forme de couronne annulaire concentrique à la couronne 8 et portant un second cadran annulaire 11. Les couronnes 8 et 10 sont dentées extérieurement et elles engrènent avec des pignons respectifs 12, 13 portés par des arbres cannelés 14, 15- montés à rotation dans le fond de la cuvette 1.Chacun de ces arbres se termine par une tête cylindrique 14a, 15a qui traverse la paroi avant 3 en comportant au droit de celle-ci une gorge renfermant un joint torique 16, -17, la face extérieure de cette tête comportant une rainure 14b, 15b à la façon d'une tête de vis. Chaque tête 14a, 15a comporte en outre un alésage taraudé qui reçoit une vis 18, 19 sur laquelle est monté fou un bouton 20, 21 repoussé contre la tête de la vis par un léger ressort 22, 23. Chaque bouton 20, 21 comporte sur sa face arrière une saillie en forme de tournevis qui, lorsque le bouton est repoussé à l'encontre de son ressort, s'engage dans la rainurecorrespondante 14b, 15b pour entraîner 1'arbre 14, 15, le pignon 12, 13, et par conséquent la couronne 8, 10. En fig. 3 on a supposé que le bouton 20 avait ainsi été repoussé pour commander la couronne 8.Les deux couronnes 8 et 10 sont maintenues contre le plateau 7 par des griffes telles que 24 (fig. 2) qui les entourent et qui sont solidaires de la périphérie du plateau 7. Chaque couronne 8, 10 porte sur sa face tournée vers le plateau 7 un frotteur 25, 26 qui coopère avec des résistances ou conducteurs circulaires 27, 28 fixés au plateau. Dans le cas représenté l'on a supposé qu'à chaque frotteur étaient associé une résistance et un conducteur. Le centre du fond de la cuvette 1 porte un bossage cylindrique creux lc orienté vers l'avant et dans lequel est logé -un galvanomètre 29 dont l'axe dépasse en avant de la couronne intérieure- lOb pour porter une aiguille indicatrice 30 propre à coopérer avec les deuxcadrans 9 et 11. Dans l'exemple figuré la paroi avant 3 porte en son centre une pastille 31 qui dissimule ainsi la pivoterie du galvanomètre. La façade 1- porte encore sur a face arrière un commutateur susceptible d'être commandé par un bouton 32 situé sur la faèe avant de la paroi 3. Ce commutateur n'est pas visible dans les figures, mais il peut être de tout type connu et sa fixation sur l'arrière de la cuvette 1 est facile a imaginer. Il est relié au bouton 32 par un arbre équipé d'un joint torique approprié au droit de la paroi 3, par exemple à la façon exposée pour les arbres 14 et 15. Dans l'exemple représenté il est encore prévu un quatrième bouton extérieur 33 propre à actionner un constituant électronique quelconque porté par la cuvette 1 en vue de permettre d'agir sur un paramètre approprié, par exemple sur une fourchette de réglage, sur le seuil de fonctionnement dtun dispositif d'alarme, sur une bande proportionnelle, etc. La face arrière de la cuvette 1 est solidaire de pinces Id dans lesquelles sont retenues des plaquettes 34, 35 (fig. 2) portant des circuits électroniques. Ces plaquettes sont entretoisées par une ou plusieurs tiges telles que 36. On notera que les pinces ld et les plaquettes 34, 35 n'ont pas été représentées en fig. 3 pour ne pas compliquer inutilement le dessin.Chacune desdites plaquettes porte le long de son bord arrière un dispositif connecteur 37, 38 équipé de contacts appropriés (non figurés) qui coopèrent avec des contacts correspondants portés par la plaque de fond 2a et qui n on t pas non-plus été représentés, cette plaque comportant à cet effet deux bossages transversaux creux 2c à l'intérieur desquels les contacts précités peuvent être disposés pour constituer ce qu'on appelle d'ordinaire un bornier. De tels systèmes de liaison par broches ou contacts d'autre conformation sont d'ailleurs bien connus dans la pratique. On rappellera simplement qu'il suffit de repousser 1' un contre l'autre les deux dispositifs correspondants pour que leurs contacts coopèrent sélectivement en vue d'assurer les liaisons désirées. Pour coopérer avec les deux cadrans 9 et 11 la paroi avant 3 porte un même repère supérieur 39 (fig. 1) qu'on prolonge avantageusement par un trait radial gravé 40 (ou éventuellement par deux traits rapprochés évitant les erreurs de parallaxe). Pour exposer le fonctionnement de l'appareil on supposera tout d'abord qu'on désire lui faire assurer la régulation de deux grandeurs. Dans ce cas les plaquettes 34, 35 portent les circuits régulateurs correspondants, ceux-ci étant reliés aux transducteurs respectifs par l T intermédiaire du bornier arrière. On notera que chaque plaquette peut comporter un dispositif d'alimentation indépendant, schématisé par un transformateur tel que 41, 42. La consigne imposée à chaque circuit est déterminée par l'une des couronnes 8, 10 par l'intermédiaire des rhéostats ou potentiomètres constitués par les frotteurs 25, 26 et les résistances et/ou conducteurs 27 > 28.Elle est affichée par le moyen du cadran correspondant 9, ll et du repère 39, et 40, la manoeuvre des couronnes et des cadrans s'effectuant par les boutons 20, 21. Chaque circuit comporte des moyens comparateurs faisant ressortir la différence entre la valeur réelle de la grandeur et la consigne, le signal correspondant étant envoyé au commutateur commande par le bouton 32 grâce auquel l'opérateur ou surveillant peut le faire parvenir sélectivement au galvanomètre 29 dont l'aiguille 30 dévie en conséquence. Comme sus-indiqué, cette déviation en fonction de ltécart est prévue à une échelle telle qu'en fait l'aiguille indique. sur le cadran la valeur réelle de la grandeur.Bien entendu l'angle de déviation du galvanomètre est limité ; cet angle peut d'ailleurs être indiqué sur la paroi 3 en vue d'éviter éventuellement des lectures incorrectes. Dans une autre forme d'exécution l'on utilise l'un des cadrans, par exemple le cadran extérieur 9, pour afficher et déterminer la consigne de régulation d'une grandeur unique, tandis que l'autre cadran 11 est affecté à l'affichage d'un seuil d'alarme, par exemple par excès, et porte donc les mêmes graduations que le premier. Dans ce cas l'une des plaquettes intérieures 34, 35 porte un circuit de régulation approprié et l'autre un circuit d'alarme, préférablement avec son propre dispositif- d 'alimentation (transformateur et redresseur), de façon qu'une défaillance du circuit de régulation, entraînant par exemple une montée en température, ne mette pas hors d'action le mécanisme d'alarme à l'instant précis où l'on en aurait besoin. Le commutateur de commande du galvanomètre n'est alors plus nécessaire. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu > à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend qu'en prenant certaines précautions concernant les dimensions et la disposition des composants électroniques sur les plaquettes 34, 35 on pourrait prévoir celles-ci au nombre de plus de deux, ce qui permettrait d'établir des appareils derégulation de plus de deux grandeurs avec un nombre correspondant de cadrans concentriques. On conçoit par ailleurs que dans un appareil prévu avec un grand nombre de tels cadrans, certains puissent être affectés à la régulation et d'autres à Alarme. Comme on l'a mentionné plus haut, plusieurs cadrans peuvent correspondre à une même grandeur, un ou plusieurs commutateurs imposant sélectivement à cette grandeur les consignes ainsi affichées. On pourrait d'ailleurs prévoir, en sens inverse, qu'un même cadran corresponde sélectivement à plusieurs grandeurs. Le nombre des boutons supplémentaires tels que 33 peut varier non on peut notamment en prévoir un pour chaque grandeur ré- gulée. REVENDICATIONS 1 - Régulateur électronique, du type à cadran plat circulaire mobile d'affichage et de détermination de consigne, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs tels cadrans disposés concentriquement les uns aux autres autour d'un même axe et susceptibles d'être commandés indépendamment les uns des autres. 2 - Régulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ses divers cadrans coopèrent avec un repère radial unique. 3 - Régulateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs circuits régulateurs correspondant à plusieurs grandeurs à réguler, et à chacun desquels est affecté l'un des cadrans de l'appareil en vue de déterminer et d'afficher la consigne imp-osée au circuit considéré. 4 - Régulateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qutil comprend plusieurs cadrans affectés à une même grandeur, ainsi qu'un commutateur permettant d'imposer sélectivement à celle-ci les diverses consignes affichées par ces cadrans. 5 - Régulateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, du genre comportant un dispositif d'alarme, caractérisé en ce que l'un des cadrans est utilisé pour déterminer et afficher la consigne de fonctionnement de l'alarme. 6 - Régulateur suivantlla revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'alarme comprend un circuit indépendant comportant sa propre alimentation indépendante de celle des circuits de régulation. 7 - Régulateur suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, du type comportant un galvanomètre de lecture, caractérisé en ce que celui-ci, disposé co-axialement aux cadrans à la fa çon en soi connue, reçoit- son signal d'actionnement à travers un commutateur grâce auquel on peut l'associer à l'une quelconque des grandeurs régulées par l'appareil. 8 - Régulateur suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour envoyer au commutateur un signal représentatif de l'écart entre la valeur réelle de la grandeur et la consigne correspondante, l'échelle de ce signal étant choisie telle que l'aiguille du galvanomètre indique sur le cadran correspondant la valeur réelle précitée. 9 , Régulateur suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que chaque cadran est solidaire d'une couronne montée à rotation dans la façade de l'appareil, cette couronne étant elle-même solidaire d'une denture en prise avec un pignon de commande susceptible d'être actionné par un bouton extérieur. 10 - Régulateur suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les couronnes sont montées sur les faces avant et arrière d'un même plateau prévu à l'intérieur de la façade de l'appareil et qui porte les résistances potentiométriques propres à coopérer avec des frotteurs solidaires des couronnes, à la façon en soi connue.