Brevet FR2324169A1 — publié le 19770408

Le brevet belge No 658 930 décrit un circuit logique établissant une condition de compatibilité entre deux ou plusieurs variables logiques à l'aide de circuits magnétiques fermés, saturés par un aimant permanent et équipés d'enroulements primaire, secondaire et de désaturation. Des circuits logiques du même genre sont aussi décrits dans le brevet belge No 658 197. Ces circuits logiques de sécurité connus sont utilisables dans le cas où les différents signaux à surveiller sont amenés à l'endroit d'un bottier de commande,à l'abri de parasites électromagnétiques, soit grâce à des écrans appropriés, soit grâce à l'éloignement de sources perturbatrices. Le but de la présente invention sont des circuits logiques de sécurité établissant une condition de compatibilité entre un nombre donné de variables logiques, dont chacune peut prendre deux états stables désignés par "un" et "zéro", capable de fonctionner à des endroits ou des champs électromagnétiques perturbateurs peuvent influencer des parties de ces circuits logiques. Dans de tels cas extrêmes, les circuits logiques de sécurité décrits dans les brevets mentionnés ci-dessus ne conviennent pas, puisque les conducteurs électriques reliant les divers éléments agissent comme antennes et captent des signaux parasites qui peuvent donner lieu à un fonctionnement anormal.Les circuits suivant la présente invention, non seulement évitent ces inconvénients, mais de plus, permettent d'augmenter la vitesse de travail et de réduire l'encombrement et le prix par rapport aux encombrements et prix des circuits logiques $ circuits magnétiques. Les circuits suivant l'invention sont caractérisés par un générateur de (j + }) faisceaux lumineux à intensité variable suivant une cadence déterminée, par un dispositif récepteur opto-électronique recevant un des faisceaux lumineux à intensite variable émis par le générateur, par n circuits de polarisation dans lesquels les tensions de polarisation représentent les n variables logiques à traiter, par des circuits relayeurs lumineux, chacun composé d'un ensemble récepteur opto-électronique et émetteur opto-électronique reliés entr'eux, chacun placé avec une polarité choisie dans un des n circuits de polarisation, par j moyens pour diriger j faisceaux lumineux émis par le générateur sur les détecteurs de j circuits relayeurs, par des moyens pour diriger des faisceaux lumineux émis par des émetteurs de circuits relayeurs sur des récepteurs autres circuits relayeurs dans d'autres circuits de polaris tion, par j moyens pour diriger j faisceaux lumineux émis par j émetteurs de circuits relayeurs vers un dispositif récepteur commun et par un dispositif comparateur aux entrées duquel sont reliés les sorties des dits dispositif récepteur et dispositif récepteur commun. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à quelques exemples de formes d'exécution en se référant au dessin annexé. Sur ce dessin, la figure I représente un circuit suivant l'invention, les figures 2 et 3 sont des détails suivant figure l et les figures 4, 5 et 6 représentent schématiquement des variantes de circuits suivant la figure 1. A la figure I du dessin est représenté un circuit logique suivant l'inven tion. Ce circuit permet de réaliser une condition de compatibilité entre deux signaux électriques X et Y pouvant prendre chacun deux valeurs de polarité distinctes. Arbitrairement, on attribue la valeur logique "un" a l'apparition d'un signal positif et la valeur "zéro" à l'apparition d'un signal négatif. L'absence de signal n'a pas de signification et est l'indice d'un fonctionnement anormal. Les conditions de compatibilité entre un nombre donné de variables logiques peuvent avoir des formes très variées, par exemple: (I) deux variables logiques se trouvent toujours dans le même état, (2) de trois variables logiques, jamais plus qu'une seule se trouve dans l'état "un", (3) quatre variables logiques doivent toujours être simultanément dans l'état 1.Ces trois exemples de conditions de compatibilité peuvent etre représentés par les équations suivantes: Z 3 XY + xr (t) z = UVW + i-i + uvw + UVW (2) Z w QRST (3) Dans ce dernier cas,où les inverses n'interviennent pas'état "un" peut être caractérisé par la présenee d'un signal positif- par exemple, et l'état "0" par l'absence de signal. Ces trois équations comprennent, la premiere 2 termes reliés par une fonction "ou", la deuxième 4 termes reliés par une fonction "ou" et la troisième un seul terme, chaque terme étant constitué par un ensemble de variables logiques reliées par une fonction "et". La variable Z à l'état "un" indique que la condition de compatibilité est remplie. A la figure 1, un générateur de trois faisceaux lumineux 1, 2, 3 est constitué par un dispositif opto-électronique 4 qui émet un flux lumineux. Le dispositif 4 est gouverné par un oscillateur 5 à fréquence élevée, beaucoup plus élevée que la cadence de transition des signaux représentant les variables logiques du circuit considéré. Le flux lumineux émis par le dispositif 4 varie en intensité à la cadence de la fréquence propre de l'oscillateur 5. La répartition de ce flux lumineux en trois faisceaux est réalisé à l'aide de trois canaux à fibres optiques 6, 7, 8 ou par photo-coupleurs. L'intensité lumineuse varie donc en phase dans les trois faisceaux 1, 2, 3. Un des faisceaux lumineux, en l'occurence le faisceau I est dirigé sur un dispositif récepteur opto-électronique 9 par l'intermédiaire du canal à fibres optiques 6 ou par photo-coupleurs.Les deux autres faisceaux 2 et 3 sont dirigés à l'aide des canaux à fibres optiques 7 et 8 ou par photo-coupleurs sur des récepteurs opto-électroniques 10 de dispositifs relayeurs lumineux. Chaque dispositif relayeur lumineux est composé d'un ensemble récepteur opto-électronique 10 et émetteur opto-électronique 11, reliés entrteux. En I'occurence, les récepteurs 10 peuvent etre des photo-transistors des photo-diodes réceptrices et les émetteurs Il peuvent être des photo-diodes émettrices. De tels photo-élénents travaillent généralement dans l'infra-rou- s. proche ou tout au moins sont optiquement sélectifs. Chaque dispositif relayeur lumineux est placé avec une polarité choisie dans un de deux circuits de polarisation, chacun alimenté par une tension X ou Y représentant une des variables logiques a traiter. Le mode de raccordement d' un circuit relayeur lumineux dépend de l'état stable de la variable logique a considérer. Si les deux états stables X, Y, et X, Y des variables logiques interviennent dans la formule représentant la condition de compatibilité, chaque eir- cuit de pola isation comprend deux circuits relayeurs lumineux branchés en antiparallèle comme cela est montré à la figure 1.Des canaux de fibres optiques ou des photo-coupleurs 12 et 13 dirigent le flux lumineux émis par les émetteurs Il dans le circuit de polarisation alimenté par X vers les récepteurs 10 dans le circuit de polarisation alimenté par Y. Deux canaux de fibres optiques ou des photo-coupleurs 14 et 15 dirigent les flux lumineux émis par les émetteurs 11 du circuit de polarisation alimenté par Y vers un dispositif récepteur mun 16. Un dispositif comparateur, amplificateur 17 permet ensuite d'engendrer une variable logique Z dont l'état "un" représente la condition de compatibilité remplie. Les entrées du dispositif comparateur J7 sont branchées aux sorties du dispositif détecteur 6 et du dispositif récepteur commun 16.Le circuit montré à la figure 1 fonctionne comme suit: les deux faisceaux lumineux 2 et 3 sont relayés par les circuits relayeurs lumineux placés dans les circuits de polarisation alimentés par X et Y. Si X et Y se trouvent dans l'état "un" les circuits relayeurs lumineux supérieurs fonctionnent et leurs émetteurs 11 émettent des flux lumineux, c'est-à-dire, le faisceau lumineux Z atteint le dispositif récepteur commun 16. Si X et Y se trouvent dans l'état "zéro", c'est-à-dire si Xet Y se trouvent tous les deux à un potentiel négatif par rapport à la masse, les circuits relayeurs lumineux inférieurs fonctionnent et leurs émetteurs 11 émettent des flux lumineux, c'est-à-dire, le faisceau lumineux 3 atteint le dispositif récepteur commun 16. Dans tous les autres cas, c'est-à-dire, dans le cas ou X et Y ne se trouvent pas au même potentiel positif ou négatif ou dans le cas où au moins une des deux tensions X et Y se trouvent au potentiel de la masse les faisceaux lumineux 2 et 3 sont interrompus et le récepteur commun 16 ne reçoit aucune lumière. Le dispositif comparateur 17 est sensible au fait que les flux lumineux incidents sur les dispositifs récepteurs commun 16 et le dispositif récepteur 9 possèdent une intensité variable,en phase l'une par rapport à l'autre.Cette sensibilité est obtenue, par exemple du fait que la sortie du dispositif 9 est appliquée à un inverseur 18, et ensuite via un amplificateur 19 à une des bornes d'un enroulement primaire d'un transformateur saturable 20, tandis que la sortie du dispositif 9 est appliquée via un amplificateur 21 à 1' autre borne de l'enroulement primaire du transformateur 20. Lorsque la condition de compatibilité est remplie et en l'absence de tout défaut dans le circuit, une tension alternative d'amplitude donnée apparaît à la sortie de l'amplificateur 21, tandis qu'une tension alternative de aeme amplitude, mais déphasée de 180* o apparaît à la sortie de l'aiplificateur-19. Le déphasage de 180 provient du passage di signal à travers l'inverseur 18.Comme les composantes continues dans les deux tensions alternatives sont de même signe et amplitude, le courant alternatif traversant le primaire du transformateur 20 ne comprend pas de composante continue. De ce fait, un signal alternatif apparaît aux bornes du secondaire du transforma4 teur 20, ce qui donne lieu, auprès redressementJà un signal Z. Par contresi à la sortie de l'amplificateur 21 il n'y a pas de signal1 eut que par conséquent cette sortie se trouve à la masse, une composante de courant continu suffisante pour saturer le transformateur 20 circule dans le primaire de celui-ci, de sorte que Z atteint un potentiel négatif et se trouve dans l'état zéro. L'absence de signal à la sortie de l'amplificateur est l'indice qu'aucune lumière n'est transmise par les canaux à fibres optiques 14 et 16. Si l'un quelconque des canaux à fibres optiques casse et est exposé au soleil1 une tension électrique continue peut apparaître à la sortie de l'amplificateur 19 ou de l'amplificateur 21. Dans les deux cas, une composante de courant continu suffisante pour saturer le transformateur 20 circule dans le primaire de celui-ci de sorte que Z se trouve dans l'état "zéro". Si les sorties des deux amplificateurs délivrent des tensions continues1 aucun signal ne peut etre transmis au secondaire du transformateur 20 de sorte que Z se trouve encore dans 1' état "zéro". La figure 2 représente de manière plus détaillée un circuit de polarisation comprenant deux circuits relayeurs lumineux. Le circuit relayeur supérieur laisse passer si la variable logique appliquée à l'entrée 22 est dans l'état "zéro" ou négatif. Le circuit relayeur inférieur laisse passer si la variable logique appliquée à l'entrée 22 est dans l'état "un" ou positif. Dans des cas plus généraux, un circuit de polarisation peut comprendre soit un seul circuit relayeur soit deux ou plus que deux circuits relayeurs lumineux. Le nombre est par exemple égal au nombre j de termes reliés par une fonction "ou" dans l'équa- tion de compatibilité. La figure 3 montre de manière plus détaillée un dispositif récepteur commun 16. Un tel dispositif récepteur commun peut comprendre, un, deux ou plus que deux photo-transistors suivant le nombre j de faisceaux lumineux traversant les circuits relayeurs. Dans les figures 4, 5 et 6 qui représentent des variantes d'un circuit selon la figure 1, les éléments 4 et 6 à 15 sont volontairement omis pour simplifier le dessin. Le circuit selon la figure 4 permet de réaliser la condition de compatibilité définie par 1 'équation (2) ci-dessus. Le circuit selon la figure 5 permet de réaliser la condition de compatibilité définie par l'équation (3) ci-dessus. Dans le circuit suivant la figure 1, le signal Z se trouve dans l'état uzéro1, dès que X et Y ne sont pas dans le mime état, mais se remet dans l'état "un" dès que cette condition erronée disparaît. il n'y a donc pas mémorisation du défaut. Le défaut peut étre mémorisé par exemple en alimentant ltoscillateur à partir du signal Z, filtré en sécurité. Un filtre LC de sécurité 23 est prévu à la sortie du dispositif 17; il détermine la durée pendant laquelle on peut tolé- rer une situation transitoire X et Y sans déclenchement. Une autre forme de mémoriser un défaut est montré à la figure 6. Le signal Z polarise deux circuits relayeurs identiques placés dans les deux faisceaux lumineux 2 et 3. Ainsi les circuits relayeurs interrompent définitivement la transmission lumineuse en cas de défaut. Les signaux X,Y, U,V,W, Q,R,S,T à comparer par les circuits suivant les figures 1, 4, 5 et 6 sont des signaux électriques et sont délivrés par des capteurs, non représentés ici, mais ils peuvent se trouver en des lieux fort distants les uns des autres. Pour éviter le danger de soumettre de longues conduites électriques à l'influence de perturbations électriques il est plus avantageux d'allonger les canaux à fibres optiques en leur faisant faire même de grands trajets et de localiser les parties de circuits électriques à des endroits à 1' abri de perturbations électromagnétiques. Les circuits suivant l'invention sont applicables par exemple à la commande de reseaux électriques de distribution ou de traction ou à des installations de signalisation ferroviaire. REVENDICATIONS. 1. Circuits logiques de sécurité établissant une condition de compatibilité entre un nombre donné de variables logiques1 dont chacune peut prendre deux états stables désignés par "un" et "zéro" caractérisé, par un générateur de (j + 1) faisceaux lumineux à intensité variable suivant une cadence déterminée, par un dispositif récepteur opto-électronique recevant un des faisceaux lumineux à intensité variable émis par le générateur, par n circuits de polarisation dans lesquels les tensions de polarisation représentent n variables logiques, par des circuits relayeurs lumineux chacun composé d'un ensemble récepteur optoélectronique et émetteur opto-électronique reliés entr'eux, chacun placé avec une polarité choisie dans un de n circuits de polarisation, par j moyens pour diriger j faisceaux lumineux émis par le générateur sur les détecteurs de j circuits relayeurs, par des moyens pour diriger des faisceaux lumineux émis par des émetteurs de circuits relayeurs sur des récepteurs d'autres circuits re layeurs dans d'autres circuits de polarisation, par j moyens pour diriger j faisceaux lumineux émis par j émetteurs de circuits relayeurs vers un dispositif récepteur commun et par un dispositif comparateur aux entrées duquels sont reliés les sorties des dits dispositif récepteur et dispositif récepteur commun. 2. Circuits logiques suivant la revendication 1, caractérisés par un dispositif comparateur comprenant un amplificateur relié au dispositif récepteur commun, un amplificateur relié au dispositif récepteur a travers un inverseur, et un transformateur saturable dont le primaire est relié entre les sorties des deux dits amplificateurs. 3. Circuits logiques suivant une des revendications 1 ou 2, caractérisés en ce que les moyens pour diriger les faisceaux lumineux sont des canaux à fibres optiques. 4. Circuits logiques suivant une des revendications précédentes, caractérisés en ce que le signal de sortie du dispositif comparateur est appliqué au générateur pour l'arrêter en cas de défaut. 5. Circuits logiques suivant une des revendications I à 3, caractérisés en ce que le signal de sortie du dispositif comparateur est appliqué à un circuit de polarisation pour y interrompre les circuits relayeurs en cas de défaut. 6. Circuits logiques suivant une des revendications 1, 2, 4 ou 5, caractérisés en ce que les moyens pour diriger les faisceaux lumineux sont des photo-coupleurs.