Eléments de mémoire en pneumatique

Cette partie de cours vous présente les différents éléments de mémoire utilisés dans la logique séquentielle pneumatique :

1. les mémoires monostables ;
2. Les mémoires bistables ;
3. l'étude des dispositions particulières de circuits de mémoires pneumatiques.

Un élément monostable est un élément qui a un seul état logique naturel stable.

Cet état est appelé état de repos, c'est-à-dire l'état naturel de l'élément en l'absence de l'énergie pneumatique.

• En présence de l'énergie pneumatique, un signal de mise à 1 permet à la sortie de l'élément monostable d'être à l'état logique 1.
• La disparition de la source d'énergie remet automatiquement la sortie de cet élément à l'état logique 0.

Pour réaliser une fonction "mémoire" avec des éléments de ce type, il faut assurer un maintien du signal logique de la sortie en le ramenant à l'entrée de l'élément par une boucle de rétroaction.

Le schéma fonctionnel des mémoires de type monostable est montré à la figure suivante.

Schéma fonctionnel des mémoires de type monostable :

La figure suivante montre un exemple pratique de réalisation d'une mémoire monostable à l'aide d'un distributeur 3/2 monostable (commande pneumatique et rappel par ressort).

Réalisation d'une mémoire pneumatique monostable :

L'action sur le bouton-poussoir m (NF) permet de commander le distributeur monostable M (2K) dont la sortie X passe à l'état logique 1. Le bouton-poussoir m est relâché, la boucle de rétroaction X maintient la sortie de la cellule "OU" 1K à l'état logique 1 tant que le bouton-poussoir a (NO) n'est pas actionné.

• Le bouton-poussoir m sert de mise à 1 de la mémoire.
• Le bouton-poussoir a sert de mise à 0 de la mémoire.

La table de vérité figure suivante résume les séquences du fonctionnement.

Table de vérité :

L'équation qui exprime l'état logique de la sortie X de la mémoire M est : X = m + X .

Remarque : pour les deux dernières séquences les états logiques de la sortie X peuvent être à l'état 1 ou 0 suivant la priorité retenue. Vous aurez à vérifier cette condition au cours d'exercices. La mémoire monostable est peu utilisée en pneumatique au profit de la mémoire bistable.

Les mémoires bistables sont les plus utilisées dans la logique séquentielle pneumatique. Un élément bistable est un élément qui possède deux états stables même après la disparition du signal de l'énergie pneumatique. Un distributeur 5/2 et un distributeur 3/2 à commande pneumatique, des deux côtés, sont des exemples d'éléments bistables.

L'opération mémoire bistable a par construction, deux états rendus stables :

• soit par un accrochage mécanique ;
• soit par un accrochage magnétique.

A la réapparition de l'énergie, l'élément bistable restitue l'état qu'il avait avant la disparition de celle-ci. La figure suivante présente un exemple de relais mémoire bistable et sa symbolisation.

Relais mémoire bistable :

Si le bouton-poussoir m est actionné la sortie X de la mémoire M (1K) délivre un signal à l'état logique 1. L'état logique de la sortie  dépend du signal de sortie du bouton-poussoir a.

La figure suivante présente la table de vérité qui résume les différentes séquences associées aux états des boutons-poussoirs a et m.

Table de vérité :

Remarque : la notion d'état indéterminé dépend des différentes possibilités en cas d'actions simultanées sur a et m.

Il est possible :

• d'accorder la priorité à marche (écriture, mise à 1) ;
• d'accorder la priorité à arrêt (effacement, mise à 0).

Dans les circuits pneumatiques avec mémoire des dispositions particulières servent :

1. soit pour accorder une priorité au signal de mise à 1 (Set),
2. soit pour accorder une priorité au signal de mise à 0 (Reset),
3. soit pour accorder une priorité au premier signal venu, soit celui de mise à 1 ou de mise à 0.

Dispositions particulières des circuits de mémoire (set) :

Priorité au signal de mise à 1 (Set)

La figure suivante montre un circuit de mémoire pneumatique monostable qui assure une priorité au signal de mise à 1 (Set).

Circuit de mémoire monostable avec priorité au signal de mise à 1 (Set) :

Ce circuit présente les séquences suivantes :

• Le bouton-poussoir S est actionné : la sortie X du distributeur monostable M se troue à l'état logique 1.
•  Le bouton-poussoir S est relâché : la boucle de rétroaction maintient l'information X, la sortie de la cellule "OU" (1K) reste à l'état logique 1.
• Les boutons-poussoirs S et R sont actionnés : la sortie X du distributeur monostable M (2K) reste à l'état logique 1.

La sortie (3) de la cellule "OU" (1K) à l'état logique 1 sert de signal de commande (x) au distributeur monostable M (2K).

La figure suivante présente la table de vérité qui résume les états de la sortie X du distributeur M (2K). La table de Karnaught exprime la condition marche ou écriture prioritaire.

Table de vérité, table de Karnaught de la mémoire pour marche prioritaire :

Si l'on considère que la condition :

• Marche est désignée par m.
• Arrêt est désignée par a.

L'équation de la figure b) ci-dessus devient :

X = m +  X.

Le symbole de la "Mémoire" avec priorité au signal de mise à 1 (Set) ou à marche prioritaire est représenté par la figure suivante :

• Le signal prioritaire se matérialise par un complément de symbolisation.

Symbole "Mémoire" à écriture prioritaire :

Priorité au signal de mise à 0 (Reset)

La figure suivante montre un circuit de mémoire monostable avec priorité au signal de mise à 0 (Reset).

Circuit de mémoire monostable avec priorité au signal de mise à 0 (Reset) :

Ce circuit présente les séquences suivantes :

• Le bouton-poussoir S est actionné : la sortie X du distributeur monostable M (2K) est à l'état logique 1.
• Le bouton-poussoir S est relâché : la boucle de rétroaction maintient l'information, la sortie de la cellule "OU" (1K) reste à l'état logique 1.
• Les boutons-poussoirs R et S sont actionnés : la sortie du distributeur monostable M (2K) reste à l'état logique 0 tant et aussi longtemps que le bouton-poussoir R est activé.

La figure suivante présente la table de vérité qui résume les états de la sortie X du distributeur M (2K). La table de Karnaught exprime la condition arrêt (ou effacement) prioritaire.

Table de vérité, table de Karnaught de la mémoire à arrêt prioritaire :

Si l'on considère que la condition :

• Marche est désignée par m.
• Arrêt est désignée par a.

L'équation de la figure b) ci-dessus devient : X =  (X + m).

Le symbole de la "Mémoire" avec priorité au signal de mise à 0 (Reset) ou à arrêt prioritaire est représenté par la figure suivante :

•  Le signal prioritaire se matérialise par un complément de symbolisation.

Symbole mémoire à effacement prioritaire :

Circuit de mémoire avec priorité au premier signal venu :

La figure suivante montre un circuit de mémoire bistable M (3K) avec priorité au premier signal venu, c'est-à-dire que le premier signal activé de mise à 1 ou de mise à 0 devient prioritaire et annule l'action du deuxième signal.

Circuit de mémoire bistable avec priorité au premier signal venu :

Ce circuit de mémoire bistable assure une priorité au premier signal venu.

Si le signal de mise à 1 (Set) est actionné en premier, action sur le bouton-poussoir du distributeur S, la sortie X de la mémoire M (3K) demeure à l'état logique 1 tant et aussi longtemps que le signal de mise à 1 (Set) est activé.

Une action sur le bouton-poussoir R de mise à 0 ne sera alors prise en considération qu'au moment où le signal de mise à 1 (Set) est désactivé. Si le signal de mise à 0 (Reset) est activé en premier lieu, la sortie X de la mémoire M (3K) passe à l'état logique 0 tant et aussi longtemps que le signal de (Reset) est activé et la sortie complémentaire délivre un signal à l'état 1.

Dans ces conditions, une action sur le signal de mise à 1 (Set) ne sera prise en considération qu'à partir du moment où le signal de mise à 0 (Reset) est désactivé.

La figure suivante présente la table de vérité et les différentes séquences du fonctionnement de la mémoire bistable de ce circuit.

Mémoire bistable avec priorité au premier signal venu :

Source : Calfat.

A la suite de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :

- Un élément pneumatique de type monostable est un élément qui possède un seul état naturel stable. Un distributeur 3/2 commandé par pression avec rappel par ressort est un exemple d'élément pneumatique monostable.

- Lorsque l'énergie pneumatique est appliquée à l'entrée d'un élément monostable, la sortie de cet élément passe à un nouvel état. La disparition de l'énergie pneumatique fait retourner la sortie de l'élément monostable à son état naturel.

- Une mémoire pneumatique monostable est réalisée à l'aide d'éléments de type monostable.

- Pour assurer la fonction mémoire dans un circuit de mémoire monostable, il faut une boucle de rétroaction qui ramène le signal de sortie de l'élément monostable à l'entrée du circuit de mémoire de mise à 1.

- Un élément pneumatique bistable est un élément qui possède deux états naturels. Un distributeur 5/2 et un distributeur 3/2 commandés des deux côtés par pression sont des exemples d'éléments pneumatiques bistables.

- Une mémoire bistable est réalisée par des éléments pneumatiques de type bistable.

- Les dispositions particulières des branchements dans un circuit de mémoire permettent d'obtenir des mémoires avec priorité au signal de mise à 1 (Set), avec priorité au signal de mise à 0 (Reset) ou avec priorité au premier signal venu.