Brevet FR2289951A1 — publié le 19760528

La présente invention se rapporte à un générateur de fonctions destiné à produire pour des bancs d'essai pneumatiques et/ou hydrauliques des signaux de commande complexes, de fréquence et d'amplitude différentes, délivrés sous forme analogique et représentant des valeurs de consigne des charges mécaniques. Par la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne 1 929 905, on connaît un générateur de fonctions constitué par plusieurs potentiomètres dont les prises sont animées de mouvements de va-et-vient par l'intermédiaire de transmissions à manivelle ou à bielle fonctionnant à des vitesses de rotation différentes. A chaque potentiomètre est appliquée une tension réglable à l'aide d'une source à courant continu et d'un diviseur de tension. Aux prises, on peut donc recueillir des tensions sinusoidales dont les fréquences sont étagées suivant une série géométrique et dont les amplitudes présentent toutes une valeur maximale au même moment. Bes tensions de sortie, d'amplitude et de fréquence différentes, ainsi produites sont, au moyen d'un programmateur, recueillies et envoyées à une ou plusieurs pompes ou vannes de réglage du banc d'essai. En modifiant les rapports de démultiplication de réglage des diviseurs de tension, en ajoutant d'autres potentio- mètres, en faisant varier le rayon des boucles et par d'autres moyens, on peut, certes, produire un certain nombre d'oscillations sinusoldales de fréquence, d'amplitude et de pente différentes. Abstraction faite du fait que les parties déplacées mécaniquement sont soumises à l'usure, la flexibilité de ces générateurs de fonctions se trouve limitée, si pour des raisons d'économie, on veut éviter la mise en oeuvre de moyens mécaniques trop importants.Lorsque l'on utilise de tels générateurs de fonctions, il y a également lieu de prendre des dispositions particulières de manière à maintenir le générateur de fonctions, à l'abri des secousses susceptibles de se produire lors ae son fonctionnement soumis à de sévères conditions en atelier et susceptibles de simuler des variations de charge Par la demande de brevet R.F,k, 1.095 920, on con natt également un dispositif de commande électronique à contact dans lequel on utilise les rapports de phase entre les vecteurs stationnaires et mobiles des tensions alternatives pour la commande des contacts0 Dans ce dispositif, la phase d'une tension alternative transformée en une impulsion est associée au déroulement du processus de déplacement et la formation et la durée du contact sont déterminées par la zone de recouvrement de deux tensions alternatives fixes transformées en impulsions rectangulaires et présentent un écart de phase opposé pouvant être choisi, la tension alternative associée au processus de déplacement étant prélévée par un déphaseur actionné par le pro ossus de déplacement. Avec un tel dispositif de commande, on ne peut produire que des signaux d'enclenchement et de déclenchement. Si l'on veut produire un certain nombre de tensions de signal analogiques représentant des charges mécaniques, la dépense en mise en oeuvre prend très vite des proportion exagérées. I1 est, en outre, connu de mémoriser sur des bandes magnétiques les dénommés profils de charge d'un processus d'essai sous la forme de courbes de charge analogiques, puis, au moyen de machines à bande magnétique commandées par programme ou manuellement, de lire ces profils de charge et, après transformation en signaux électriques correspondants et amplification de ceux-ci, de les envoyer aux organes de réglage du banc d'essai. Un tel procédé est très compliqué, et ce, d'autant plus que les conditions d'utilisation sur le banc d'essai sont relativement défavorables pour une machine à bande magnétique. Une lecture à pas individuels ne peut etre réalisée que très dif ficilementO I1 y a lieu en particulier de tenir compte de l'usure de la bande et de la tête magnétique, attendu que dans les bancs d'essai, par exemple pour les aéronefs, les profils de charge doivent être examinés pour une durée de plus de 16.000 heures de vol. La présente invention a, par conséquent, pour objet, en vue de la production de signaux, délivrés sous forme analogique, représentant des valeurs de consigne des charges mécaniques et destinés à la commande de bancs d'essai mécaniques pour l'exécution d'essais de fatigue, de réaliser un nouveau générateur de fonctions qui soit facile et bon marché à programmer, qui ne présente aucune partie déplacée mécaniquement et qui puisse & re commandée en pas individuels ou suivant un rythme donné. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que, pour la Iémorisation numérique des signaux de commande, on prévoit des mémoires fixes à semi-conducteurs inter- - changeables et programmables dont les positions de mémoire peuvent être appelées individuellement par l'intermédiaire d'un circuit d'adressage et derrière lesquelles est monté, pour l'émission de signaux, un convertisseur numérique/analogique multiplicateur en aval de la partie analogique duquel sont placés un filtre passe-bas réglable pour le réglage de la forme de la courbe et un amplificateur tampon réglable pour le réglage de l'amplitude des signaux de commande qui sont recueillis à sa sortie en pas individuels ou suivant un rythme donné. Dans un mode de réalisation préféré, l'invention est caractérisée par le fait que la mémoire fixe à semiconducteurs est constituée par une mémoire à programme principal et plusieurs mémoires à sous-programmes, dont les sorties sont combinées, suivant la technique dite "à circuits E" aux lignes d'information correspondantes, que la mémoire principale est commandée par un générateur d'adresses, que les mmoires à sous-programmes sont commandées par les ordres qui y sont extraits et après leur décodage par un décodeur disposé entre la mémoire à programme principal et les mémoires à sous-programmes et que les adresses sélectionnées des mémoires à sous-programmes sont extraites par un autre générateur de sous-programmes et appliquées au convertisseur numérique/analogique. En amont du convertisseur numérique/analogique est, en outre, montée une porte de référence, et la fréquence d'horloge est enclenchée au moyen d'un organe de manoeuvre manuel. Dans ce procédé extrgmement simple les déroulements d'essai désirés sont mémorisés numériquemeLt et, à leur sortie, transformés par un convertisseur numérique/analogique multiplicateur en signaux analogiques à amplitude et pente réglables. l'es données numériques des fonctionnements d'essai sont mémorisées de façon non effaçable dans les mémoires fixes interchangeableset sont appelées de façon organisée sous le contrôle du générateur déclenchable par des organes de manoeuvre manuels et des mémoires hiérarchisées en plusieurs étages et, lors de leur transformation en signaux analogiques, ils sont affectés de formes de courbe prédéterminées. Bes signaux terminés représentant les valeurs de consigne des charges sont, de la manière habituelle, prélevés sur les sorties de commande du générateur de fonctions. De cette façon, les parties déplacées mécaniquement, les installations de calcul onéreuses, les appareils à bande magnétique sont complètement supprimés. L'entretien est limité à l'alimentation en courant. Les dérouw lements des essais mémorisés peuvent autre répétés aussi souvent que l'on veut en pas individuels ou suivant un rythme donné arretés à n'importe quel endroit et leur vitesse peut etre modifiée sans- difficulté par variation de la fréquence d'horloge. Un tel générateur de fonctions reste indépendant des conditions environnantes et peut être utilisé au voisinage immédiat des bancs d'essai. Pour finir, les composants de la mémoire interchangeables et programmés peuvent être entreposés en nombre illimité sous forme de bibliothèque à programmes0 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la aescription d'un mode de realisation pris comme exemple, mais non limitatif, d'un générateur de fonctions destiné à une installation de pulsion hydraulique servant à des essais de structure des aéronefs et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective d'un générateur de fonctions selon l'invention sous la forme d'un tiroir la figure 2a représente la première partie d'un schéma synoptique du générateur de fonctions selon la figure 1 avec la mémoire à programme principal de la partie numérique la figure 2b représente la deuxième partie du schéma synoptique du générateur de fonctions selon la figure 1 avec la mémoire à sous-programmes de la partie numérique et avec la partie analogique. La mémoire I à programme principal constituée de mémoires usuelles fixes à semi-conducteurs présente une capacité de 4 k ( 1 k = 1024 chiffres binaires) et est organisée en 256 mots (256 positions de mémoire) de chacun-16 chiffres bi nairas, Les positions de mémoire 1 et 256 contiennent les informations démarrage et arrêt, tandis que dans les positions de mémoire 2 à 255 sont mémorisées les informations relatives au type et au nombre de vols la mémoire II à sous-programmes également constituée par des mémoires usuelles fixes à semi-conducteurs, comporte , pour chaque sous-programmes, une mémoire UP1 à UP16, ayant chacune une capacité de 2 k avec 256 mots de 8 chiffres binaires chacun.La position de mémoire I contient l'information initiale, tandis que les positions de mémoire 2 à 256 contiennent des informations relatives à des grandeurs physiques. La répartition des mots est prévue de façon que les chiffres binaires 20 à 26 représentent des valeurs physiques individuelles et le chiffre binaire 27 les signes des valeurs in dividuelles. En amont de la mémoire I à programme principal est monts un générateur d'adresses 200 grave auquel chaque position ae mémoire peut hêtre sélectionnée au moyen de son adresse. Le générateur d'adresses 200 comporte une entrée de positionnement actionnée par un organe de manoeuvre manuel SG-1 et une entrée de progression EF commandée par l'intermédiaire d'une porte 0, et à laquelle des impulsions d'horloge, prélevées sur un présélecteur VWS2 sont appliquées par l'intermédiaire d'une entrée l'impulsions. Un générateur d'adresses de sous-programme3 203 est, en outre, prévu pour la commande de la mémoire II à sous-programmes.La sortie, allant à la mémoire II à sous-programmes, du générateur d'adresses 203 est ramenée, par l'intermédiaire d'un présélecteur VUS31 à un compteur de nombre 204 dont la sortie est appliquée au présélecteur VWS2 La sortie de ce présélecteur conduit, par un organe de manoeuvre manuel SG-3 , à la porte 1 précitée. Bes sortie-s de la mémoire I à programme principal sont combinées suivant la technique dite à "circuits ET" et aboutissent à un décodeur 206 sous la forme d'une ligne de données HL qui revient au pré selecteur déjà mentionné VUS2 . La sortie du décodeur 206 est appliquée, par l'intermédiaire d'un organe de manoeuvre manuel SG-7 , à la mémoire II à semi-programmes. Les sorties des données, combinées suivant la technique dite "à circuits ET" , des mémoires à sous-programmes aboutissent à une porte de référence 211 de la partie analogique, représentée sur la figure 2a, du générateur de fonctions. A la porte de référence 211 est associée une autre entrée par laquelle peuvent être introduits les ordres de référence commandés par les touches SG-8 En aval de la porte de référence est monté un convertisseur numérique/analogique multiplicateur 213 dont la partie analogique est raccordée à une porte U6 .Derrière le convertisseur numérique/analogique sont placés un filtre passebas 212 et un amplificateur tampon 216, le flanc du signal de sortie pouvant être réglé par le filtre passe-bas actionné par un organe de manoeuvre manuel SG-10 et l'amplitude par l'organe de manoeuvre manuel SG-12 agissant sur l'amplificateur tampon. Le train de signaux de commande analogiques représentant les valeurs de consigne des charges mécaniques peut être capté à la sortie A. Une horloge 214 sert à produire les impulsions nécessaires au fonctionnement du générateur de fonctions. La fréquence d'horloge peut être réglée par l'organe de manoeuvre manuel -SG-9 représenté sur la figure 1.Les boutons G-l à SG-n , représentés sur la figure 1, permettent de sélectionner les adresses désirées dans le programme principal et les sous-programmes. Le dispositif précédemment décrit fonctionne de la manière suivante Lorsque l'on enclenche la tension d'alimentation, la sortie Q d'une bascule FF se trouve sur le "1 logique" de sorte que le voyant lumineux AZ-2 s'allume et indique le signal "arrêt". Le signal SAQ , délivré par la bascule, li bière , en outre, les portes U1, U2, U3 et U5 et les organes de manoeuvre manuels SG-2, SQ-5, SG-6 et SG-8 sont déverrouillés. Les générateurs d'adresses 200 et 203 se mettent en route et restituent l'adresse "zéro". A la sortie 111 de la mémoire I à programme principal apparaît maintenant l'information binaire "nombre zéro" et "type zéro" . Les signaux HBG et AS sont alors produits dans les circuits comparateurs K et O5 . Le signal HPG verrouille la porte U4, si bien que désormais les impulsions de départ délivrées par l'organe de manoeuvre manuel SG- au générateur d'adresses 200 restent sans effets Le décodeur 206, monté en aval de la mémoire I à programme principal a décodé, pour donner un zéro décimal, l'information du programme principal lu, si bien qu'aucun sous-programme n'est extrait de la mémoire II à sous-programmes à la porte de référence 211 et, par conséquent, au convertisseur numérique/analogique 21), il apparat, par suite de la combinaison à circuits Q" des sorties des mémoires UP1 à UP16 une valeur physique en code binaire correspondant à une valeur de signal de 100 % . Par suite du signal AS produit par la porte 05 et appliqué à la partie analogique du convertisseur numérique/analogique par la porte U6, la sortie analogique A est cependant positionnée à la valeur "tension zéro". L'adresse de départ désirée pour le programme principal et les adresses consécutives sont produites par le générateur d'adresses 200. Les impulsions nécessaires pour le positionnement et la charge du générateur d'adresses sont produites au moyen des organes de manoeuvre manuels SG-1, SG-2 et par l'intermédiaire des portes U1 et 1 . Le processus de charge dépend des impulsions et est commandé par la porte 01 au moyen du signal CG de l'horloge 214. La position de mémoire appelée par son adresse dans la mémoire I à programme principal contient l'information : type de sous-programmes et le nombre des déroulements du programme. L'information du type de sous-programmes est codée avec 4 + 1 chiffres binaires, puis sont décodés dans le décodeur 206 en chiffres décimaux 1 - 16 qui sélectionnent la mémoire à sousprogramme correspondante. Le signal est délivré par un organe de manoeuvre manuel SG-7 par lequel le déroulement du programme peut être bloqué. Dans la mémoire à programme principal le nombre des déroulements des sous-programmes est codé au moyen de six chiffres binaires. Gracie à cette information, le présélecteur électronique VWS2 est amené à la position de commutation correcte. Le signal TG produit à l'appel de la mémoire à sous-programmes est amené aux portes 05, 04, 03 et 01 après quoi commence l'émission de l'information de programme principal consécutif. Le signal HPG obtenu lors de l'émission de l'informati on du programme principal par la porte E et le signal AS de la porte 05 libère les portes U4, U8 et U6 Pour étalonner l'émission de signal, la sortie analogique A est, au moyen de l'organe de manoeuvre manuel SG-8, positionné à 100 % de la tension de sortie. Be niveau de tension peut alors être réglé à l'aide de l'organe de manoeuvre manuel SG-12. la pente du front de l'amplitude de l'impul- sion à restituer et sa fonction e peut etre modifiée pendant le déroulement du programme au moyen de l'organe de manoeuvre manuel SG-10 afin de pouvoir adapter l'émission de signal aux caractéristiques des éléments hydrauliques commandés. Après la remise à zéro décrite du générateur de fonctions, on peut, à l'aide de l'organe de manoeuvre manuel SG-5, commander le générateur d'adresses 200 en pas individuels ou, à l'aide de l'organe de manoeuvre manuel SG-4 , pour un déroulement automatique du programme. Les adresses ainsi produites par le générateur d'adresses appellent, de la façon décrite, les positions de mémoire de la mémoire II à sous-programmes. Comme déjà mentionné, les informations binaires apparaissant sur la ligne d'information UL appartenant a la mémoire à sous-programmes II sont transformées par le convertisseur numérique/analogique 213 en une tension analogique correspondante. La tension de sortie analogique servant à la commande des bancs d'essai pneumatiques et/ou hydrauliques non représentés peuvent être recueillis à la sortie A.Dès que le dernier pas du nombre le plus élevé de pas de ce sousprogramme est atteint, le présélecteur programmé VWS3 fait avancer le compteur de déroulemen.t de programme 204 u4un ta- ge. Après que le nombre de déroulements de consigne a été atteint, le présélecteur VWS2 programma par la mémoire Z à programme principal envoie, par l'intermédiaire de l'organe de manoeuvre manuel SG-3 une impulsion de progression au géné- rateur d'adresses 200, de sorte que le pas suivant du programme principal peut outre exécuté. Après activation de l'organe de manoeuvre manuel SG-3, le sous-programme appelé une fois peut être répété indéfini- ment. Un tel déroulement de programme principal infini est ré- alisé au moyen d'un présélecteur électronique programmable VWS1 qui, après la fin du programme principal, envoi des im- pulsions au générateur d'adresses 200 qui redémarre de nouveau. L'état du programme à chaque instant est indiqué par voie binsire au moyen des unités d'affichage AZ-l à AZ-n. Un programme d'essai ainsi mémorisé peut donc être poursuivi on séquence continue prédéterminée, ou bien pas à pas de valeur de pointe en valeur de pointe par l'organe de manoeuvre manuel SG-5 de sorte que le réglage de l'installation d'essai commandée par le générateur de fonction ainsi que le contrôle des valeurs de tonsion maximales peuvent être effectués statiquement dans la structure à examiner. R E V E N D I C -À T I O N s 1. Générateur de fonctions destiné à produire pour des bancs d'essai pneumatiques et/ou hydrauliques des signaux de commande complexes, de fréquence et d'amplitude différentes, devant être délivrés sous forme analogique et-représentant des valeurs de consigne des charges mécaniques, caractérisé par le fait que, pour la mémorisation numérique des signaux de commande, il est prévu des mémoires fixes à semi-condnc- teurs interchangeables et programmables dont les positions de mémoire peuvent être appelées individuellement par un circuit d'.adressage et derrière,lesquelles est monté, pour la délivrance des signaux, un convertisseur numérique/analogique multiplicateur en aval de la partie analogique duquel sont placés un filtre passe-bas réglable pour le réglage de la forme de la courbe et un amplificateur tampon réglable pour le réglage de l'amplitude des signaux de commande qui sont recueillis à sa sortie sous forme de pas individuels ou suivant un rythme donné. 2. Générateur de fonctions selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mémoire fixe à semi- -conducteurs est constituée par une mémoire à programme prin cipal et par plusieurs mémoires à sous-programmes dont les sorties sont combinées, suivant la technique dite, à"-circuitsET" aux lignes d'informations correspondantes, que la mémoire principale peut autre commandée par un générateur- d'adresses que les mémoires à sous-programme peuvent Qtre commandées par les ordres qui sont extraits et après leur décodage par un décodeur installé entre la mémoire à programme principal et les mémoires à sous-programmes et que les adresses sélectionnées des mémoires à sous-programmes sont extraites par un autre générateur à sous-programmes et appliquées au convertisseur numérique/analogique. 3. Générateur de fonctions selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'en amont du convertisseur numérique/analogique est montée une porte de référence réglée au moyen d'un organe de manoeuvre manuel. 4. Générateur de fonctions selon l'une quelconque des revendications 1 à j, caractérisé par le fait que la fréquence de l'horloge peut autre réglée au moyen d'un organe de manoeuvre manuel.