Brevet FR2486692A1 — publié le 19820115

La présente invention concerne un ensemble pour la mise à disposition de signaux de sortie de fluides (hy- drauliques ou pneumatiques), dans lequel un premier con- vertisseur, auquel sont appliqués des signaux d'entrée de fluides, est connecté en série avec un appareillage élec- trique qui met à disposition des signaux transformés (après écoulement d'un lape de temps réglable ou émission de signaux de comptage en nombre définissant la valeur ajusta- ble d'un évènement, qu'on y introduit) sous la forme de signaux de commande. Il est connu, lors de la mise à disposition de signaux de commande en utilisant des signaux d'entrée de fluides, de convertir lesdits signaux d'entrée en un signal élec- trique et d'appliquer ensuite celui-ci à un organe de tem- porisation, qui met à disposition un signal de sortie élec- trique correspondant au:aps de temps choisi au préalable et qui joue le rôle de signal de commande. Celui-ci est ensuite appliqué par exemple à l'électro-valve d'un ensem- ble de commande de fluide, lui-même à commander. Pour des laps de temps relativement longs, par exemple plusieurs minutes ou plusieurs heures, les organes de temporisation de ce type comportent des mécanismes à échappement ou des appareillages actionnés par la force centrifuge. Il est connu, pour des laps de temps relativement courts, d'uti- liser comme organes de temporisation des éléments consti- tutifs fonctionnant suivant le principe "bobine d'impé- dance-capacité". Ces organes de temporisation présentent l'inconvénient ci-après: outre une grande complication mécanique, leur fonctionnement est entaché d'erreurs tem- porelles et - en fait - aussi bien à chaque fois en ce qui concerne l'instant du début que la durée du laps de temps désiré. Ceci s'applique aussi à la reproductibilité des réglages de durée. De plus, ces organes de temporisation donnent lieu à changements ou à fluctuations et à de l'hystérésis. On connait de plus des organes de temporisation du type à transistors ou à quartz, qui sont incorporés par exemple dans des récepteurs de radiodiffusion avec mise en marche automatique (à la manière d'un réveil) ou dans des horloges numériques, avec une mise en marche automa- tique semblable. En outre, l'utilisation de ce genre d'organes de temporisation est également.connue pour d'au- tres processus de commutation et de régulation. Ces orga- nes de temporisation, qui fonctionnent avec une grande exactitude, n'ont pas été utilisés jusqu'à maintenant dans le domaine de la fluidique pour des processus de commande et de régulation. Enfin, on utilise dans la fluidique des organes de comptage qui transmettent seulement après plusieurs phéno- mènes appliqués à leur entrée et comptés comme évènements un signal de commande à un appareillage branché en aval. L'invention a pour objet la réalisation d'un ensemble destiné à la mise à disposition, après présélection, de signaux de sortie fluidiques jouant le rôle de signaux de commande, qui rend possible, au choix, le préréglage d'une durée d'un laps de temps ou d'un comptage d'évène- ments, qui permet avec une construction simple, le réglage précis reproductible aussi bien de l'instant du début que de la durée des signaux à émettre, qui garantit ces quali- tés pour un nombre extrêmement élevé d'heures de fonction- nement et qui peut fonctionner avec une consommation mini- male d'énergie électrique. La solution de ce problème est obtenue en prenant comme point de départ l'ensemble cité dans le préambule et elle est caractérisée par le fait que l'appareillage électrique est constitué par un méca- nisme à temps combiné, commutable qui est lui-même cons- titué par un organe de temporisation connu du type à transistors ou à quartz et par un élément de comptage connu, par le fait qu'une bascule monostable est branchée en aval du mécanisme à temps et que cette bascule est reliée à un second convertisseur comportant une mémoire fluidique à positionner par le signal de courte durée de l'étage bas- cule en vue de la conversion du signal électrique de com- mande du mécanisme à temps en un signal fluidique de sortie. On réalise avec cette solution un ensemble pour pro- cessus de commutation fluidiques, en particulier pour l'utilisation dans des zones o existent des dangers d'ex- plosion ou qui'font courir des risques semblables, qui fonctionne avec précision du point de vue temporel, con- traibement aux ensembles connus Jusqu'à maintenant, et dont les dimensions hors tout sont sensiblement diminuées. Par l'utilisation d'un organe de temporisation du type à transistors ou à quartz on obtient désormais aussi avec les ensembles selon l'invention, des manoeuvres précises dans les domaines de la commande et de la régulation flui- diques et, en fait, aussi bien en ce qui concerne le com- portement du point de vue temps des signaux, des durées temporelles comprises entre quelques millisecondes et jus- qu'à 1000 heures de fonctionnement et plus pouvant être ajustées, qu'aussi du point de vue de la reproductibilité temporelle des signaux qui se trouvent dans la région des millisecondes, par exemple 200 ms. De plus la présélection des temps est dans hystérésis et sans changements ni fluc- tuations. Il existe de plus la possibilité d'utiliser l'ensemble de commande selon l'invention quand les signaux d'entrée arrivent à chaque fois sous la forme de plusieurs impulsions, étant donné que le mécanisme à temps peut alors être commuté de l'organe temporel à lt'lément de comptage qui transmet en fonction de la valeur de comptage introduite d'un événement une impulsion de commande in- terne. Un autre avantage est la faible consommation d'éner- gie nécessaire pour le fonctionnement de l'ensemble, étant donné que pour la mise en action du second convertisseur monté en aval du mécanisme à temps, seule une brève impul- sion électrique d'une durée de quelques millisecondes est nécessaire, laquelle est retenue ensuite dans la mémoire du second convertisseur jusqu'à l'instant désiré. Il-est de plus avantageux que ledit second convertisseur soit 35. intégré dans l'appareil selon l'invention, pour éviter xqutil ne doive être prévu-spécialement pour le circuit fluide externe à brancher d'une machine, d'un ensemble ou de quelque chose de semblable. Selon une caractéristique essentielle de l'ensemble selon l'invention, les composants électriques de cet en- semble sont alimentés par une source de courant continu déconnectable qui est raccordée à une pile solaire. L'en- semble est ainsi indépendant du secteur et peut fonction- ner avec une faible consommation d'énergie. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé sur la figure unique duquel elle est repré- sentée à titre d'exemple non limitatif. L'ensemble 1 comprend un carter 2 dans lequel sont logés plusieurs blocs fonctionnels interconnectés. Ceux-ci sont constitués par un premier convertisseur 3 qui conver- tit les signaux d'entrée fluidiques en signaux électriques, par un appareillage électrique 4, par une bascule mono- stable 5 branchée à la sortie de ce dernier et par un second convertisseur 6 qui le suit et auquel est appliqué un signal bref provenant de la bascule et qui réalise ainsi dans son domaine fluidique un changement de sens de marche. Les composants fonctionnant avec de l'énergie électrique sont de préférence alimentés par une source 7 de courant continu qui peut être constituée par exemple par une pile ou par un accumulateur. Une pile solaire 7a peut être reliée électriquement à cet accumulateur, de sorte que la source 7 peut débiter de l'électricité sous l'action de la lumière en économisant l'énergie. En variante, il est aussi possible d'utiliser une source de courant alternatif, ltensemble étant alors en règle générale dépendant du sec- teur. Le premier convertisseur 3, auquel est appliqué par une ligne d'entrée partant de la connexion X un signal d'entrée de commande comporte un commutateur 9 destiné à former un circuit électrique, de sorte que l'appareillage 4 peut être activé. L'appareillage électrique 4 est constitué par un mé- canisme à temps combiné qui comprend un organe de tempori- sation du type à transistors ou à quartz et un élément de comptage ainsi qu'un dispositif de commutation permettant de passer de l'un à l'autre. L'appareillage 4 comporte une unité d'entrée 10 de préférence à affichage numérique et un second dispositif 11 d'affichage numérique pour-pouvoir ajuster cet appareillage dans la plage de temps souhaitée, dont la limite supérieur$ peut être 1000 heures et même plus, la valeur affichée sur le dispositif 11 variant pen- dant l'écoulement du laps de temps ajusté ou le comptage des évènements sur le nombre desquels l'appareillage est réglé. On peut aussi se contenter de prévoir pour ltajus- tement et l'affichage un cadre de visualisation commun. De plus, l'appareillage 4 est muni d'un commutateur 12 à trois positions à l'aide duquel l'ensemble proposé peut être branché et débranché ainsi que commuté sur l'écoule- ment du temps ou le comptage. Le second convertisseur 6 peut être une vanne à fluide mobile qui comprend un élément électrique d'entrée pour amener le piston de commande du convertisseur 6 dans la position de commande désirée. Ce convertisseur comporte en outre un réservoir qui est réalisé de telle façon que le piston de commande cité vienne, grâce à un ressort 13, occuper une position o il est en saillie. Le fonctionnement de l'ensemble est décrit ci-après, cependant que tout d'abord seul l'organe de temporisation de l'appareillage électrique 4 doit fonctionner. Si une pression de fluide est appliquée au second convertisseur 6, à l'emplacement de sa connexion P, on suppose qu'elle est disponible sans diminution à la sortie B du convertisseur. Si cette position du convertisseur ou la position de l'ensemble de commande relié au convertis- seur 6 ne faisant pas partie de l'invention sont changées, un signal d'entrée fluidique est amené par la connexion X de l'ensemble de commande au premier convertisseur 3. Ce dernier active alors l'appareillage 4 en agissant sur l'organe temporel par l'entrée 10 duquel a été introduit au préalable le laps de temps désiré. Si ce laps de temps est écoulé, ce qui peut être lu sur le dispositif de vi- sualisation 11, un signal de commande provenant de l'organe temporel est appliqué à la bascule 5 lequel, abstraction faite de la constante de temps de la bascule, est transmis immédiatement à la seconde bascule 6 sous la forme d'une impulsion brève. Pendant la durée de l'application du si- gnal de la bascule 5, le second convertisseur est activé de telle manière que la mémoire du convertisseur 6 est positionnée par le signal électrique. Cela entraîne la dis- parition de la position en saillie du piston de commande dans le convertisseur 6 et ce piston est amené dans son autre position de commande, cette position étant mainte- nue aussi longtemps que le signal de commande d'entrée est appliqué à la connexion X. Si ledit signal de commande est effacé, la mémoire est ramenée dans sa position ori- ginelle, ou dans son état initial et l'indication du dis- positif de visualisation est zéro. On décrit ci-après le fonctionnement de l'ensemble lorsqu'on utilise l'organe de comptage de l'appareillage 4, l'organe de temporisation étant alors hors d'action. On suppose également dans le cas présent que le se- cond convertisseur se trouve dans l'état initial, tel qu'il est cité en liaison avec l'organe de temporisation. Ceci s'applique aussi au premier convertisseur 3. Un nom- bre est introduit par l'entrée 10 de l'appareillage 4; il est égal au nombre des événements arrivant sous forme d'impulsions. Les impulsions fluidiques arrivent mainte- nant à la connexion X de l'ensemble 1 et sont converties dans le convertisseur 3 en impulsions électriques corres- pondantes qui sont appliquées à leur tour à l'élément de comptage, ce qu'on peut lire sur le dispositif de visua- lisation 11. Si le nombre d'événements introduit sous forme de valeur théorique par l'entrée 10 est atteint en cet endroit, le signal de sortie de l'organe de comptage est à son tour appliqué à la bascule monostable 5, ce par quoi le second convertisseur 6 reçoit un signal de la manière décrite ci-dessus et fonctionne en conformité avec ce qui pr6càdc. Dans ce cas également, on procèdera de telle fa- çon que quand plus aucune impulsion fluidique n'est appliquée à la connexion X, aussi bien le second conver- tisseur 6 que l'organe de comptage peuvent être ramenés à la main dans leur position de départ. En variante, on peut aussi procéder, en ce qui concerne ce retour en ar- rière, de façon à le réaliser par des signaux de commande ou des impulsions de commande extérieurs. Cela est indi- qué symboliquement par 13' pour le second convertisseur 6 sur la figure unique. Le fonctionnement du second convertisseur 6 peut aus- si Stre modifié du fait que des conduites auxiliaires A' et XI supplémentaires de commande, qui portent des conne- xions A ou X sont prévues dans ce but. Un convertisseur approprié à ce mode de fonctionnement$ sous la forme d'une vanne à fluide, peut comporter un piston différentiel. La position en saillie de celui-ci'est obtenue en prin- cipe par le ressort 13 si l'impulsion brève provenant de la bascule 5 et une impulsion ou un signal analogue n'a- gissent pas en même temps, par l'intermédiaire de la con- duite auxiliaire XI sur le piston différentiel. Par une commutation du réservoir, à l'intérieur du convertisseur 6, comportant le piston différentiel, et en fait à partir d'une impulsion provenant de la bascule 5., une autre im- pulsion de maintien est appliquée en même temps à la con- duite auxiliaire AI pour s'opposer à l'action du ressort 13, impulsion dont l'amplitude est toutefois inférieure à celle du signal transmis par la conduite auxiliaire XI. Si le signal de commande d'entrée est effacé à la connexion X, la force élastique alors prédominante du ressort 13 provoque le retour du piston différentiel à sa position de départ. En même temps, le réservoir est désaéré par la conduite auxiliaire A'. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre indicatif et non limitatif et qu'elle est sus- ceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Ensemble pour la mise à disposition de signaux de sortie fluidiques (hydrauliques ou pneumatiques) dans lequel un premier convertisseur, auquel sont appliqués des signaux d'entrée fluidiques, est branché -en série avec un appareillage électrique qui met à disposition des si- gnaux transformés après écoulement d'un laps de temps ré- glable ou émission des signaux de comptage en nombre dé- finissant la valeur ajustable d'un événement, qu'on y introduit sous forme de-signaux de commande, caractérisé en ce que l'appareillage électrique (4) est constitué par un mécanisme à temps combiné, commutable qui est lui-même constitué par un organe de temporisation connu du type à transistors ou à quartz et par un élément de comptage connu, en ce qu'une bascule monostable (5) est branchée en aval du mécanisme à temps et en ce que cette bascule est reliée à un second convertisseur (6) comportant une mémoire fluidique à positionner par le signal de courte durée de la bascule (5) en vue de la. conversion du signal électrique de commande du mécanisme à temps en un signal fluidique de sortie. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une source de courant continu déconnectable est prévue pour les composants électriques de l'ensemble. 3 - Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à la source de courant continu (7) est associée une pile solaire pour économiser l'énergie. 4 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire du second convertisseur (6) peut être ramenée à son état initial par effacement du signal d'en- trée agissant sur le premier convertisseur (3) ou par un signal externe. - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce-que le mécanisme à temps peut être ramené à son état initial par effacement du signal agissant sur le premier convertisseur (3) ou par un signal de sortie externe.