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DISPOSITIF DE COMMANDE SEQUENTIELLE
La présente invention a pour objet un dispositif de commande séquentielle, notamment applicable à la commande automatique et programmable du tir de munitions, par exemple de roquettes.
Dans certaines applications, il est nécessaire de disposer d'un dispositif assurant la commande, ou le déclenchement, de N systèmes successivement, à intervalles réguliers et prédéfinis.
Les systèmes à déclencher peuvent être par exemple des munitions, telles que des roquettes embarquées sous un avion.
Il est connu, notamment dans le domaine des roquettes, de réaliser de tels séquenceurs à l'aide de techniques électromécaniques. Ce type de dispositif fonctionne suivant le principe moteur pas à pas et contacts électriques : un moteur pas à pas fait tourner un axe autour duquel se trouvent des contacts électriques ; ces contacts s'ouvrent tour à tour, suivant le passage d'une came et transmettent une impulsion électrique vers la sortie correspondante.
Un tel dispositif présente un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels une durée de vie limitée, due à l'usure des différentes pièces en frottement ; en outre, les intervalles de temps séparant les déclenchements successifs manquent de précision du fait d'un certain nombre de facteurs : - le principe électromécanique utilisé ; - l'usure des composants ; - l'influence de la température ; - l'influence du givre.
La présente invention a pour objet un dispositif de commande séquentielle permettant d'éviter ces inconvénients et comportant en outre, notamment, des moyens de test des systèmes à déclencher, permettant de commander en un minimum de temps le déclenchement de ceux des systèmes qui sont réellement opérationnels et, ce, de façon automatique et programmable.
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Plus précisément, le dispositif selon l'invention assure la commande séquentielle d'un ensemble de N systèmes et comporte : - des moyens transformateurs de trains d'impulsions, comportant N transformateurs dont les secondaires sont reliés respectivement aux N systèmes ; - des moyens de génération d'un train d'impulsions de test dans le primaire de chacun des N transformateurs ; - des moyens de test du courant circulant dans chacun desdits primaires, permettant de déterminer ceux des N systèmes qui sont opérationnels ; - des moyens de génération d'un train d'impulsions de déclenchement dans le premier, selon un ordre prédéfini, des primaires correspondant à un système opérationnel, le train d'impulsions étant tel qu'il assure le déclenchement du système correspondant ;
des moyens programmables, assurant un retard programmé entre le déclenchement d'un premier système opérationnel et le déclenchement d'un deuxième système opérationnel.
D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, illustrée par les dessins annexés, qui représentent : - la figure 1, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 2, un mode de réalisation de l'un des éléments de la figure précédente ; - la figure 3, un schéma illustrant le fonctionnement du dispositif de la figure 1 ; - la figure 4, un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
La figure 1 représente donc un mode de réalisation du dispositif de commande séquentielle selon l'invention.
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Pour simplifier la description, celle-ci sera faite dans le cas particulier de la commande du tir de roquettes et plus précisément, la commande d'initiation de l'allumeur de chaque roquette.
Le séquenceur selon l'invention est un circuit électronique relié à un connecteur CN et situé à la gauche de celui-ci sur le schéma de la figure 1. Le connecteur CN est adapté pour recevoir de l'extérieur une tension d'alimentation V, une connexion de masse, N connexions reliant respectivement le connecteur à N systèmes à déclencher ; dans notre exemple, ces systèmes sont des allumeurs de roquettes, repérés Al... AN. A titre d'exemple, le nombre N est égal à 20. Le connecteur CN reçoit enfin une commande 10, permettant de choisir un mode de fonctionnement"tir libre"ou tir limité à quelques coups, choix sur lequel on reviendra plus loin.
Le séquenceur selon l'invention comporte un micro- contrôleur MC, dont la constitution est plus détaillée sur la figure
2.
Ce micro-contrôleur MC comporte lui-même, classiquement, un microprocesseur MP relié, par exemple par l'intermédiaire d'un bus
20, à une mémoire permanente MM, un compteur CP, une base de temps BT, et une unité d'entrées-sorties ES. Chacun des éléments du micro-contrôleur MC est alimenté, d'une façon non détaillée sur la figure, à partir du potentiel V par l'intermédiaire d'une alimentation régulée AL2 (figure 1). Le micro-contrôleur comporte encore une logique d'initialisation I, ayant pour fonction . l'initialisation des paramètres lors de la mise du dispositif sous tension.
La base de temps BT est reliée à un oscillateur 0 à quartz Q ou à résonateur céramique (figure 1), lui fournissant un signal d'horloge de référence qu'elle a pour fonction de transformer pour fournir au micro-contrôleur les signaux d'horloge et de synchronisation qui lui sont nécessaires. L'unité d'entrées-sorties
ES assure les échanges d'informations avec l'extérieur sous forme numérique parallèle.
Le séquenceur selon l'invention comporte encore un ensemble de N transformateurs de trains d'impulsions, repérés
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transformateur T. est supérieur à un premier seuil de courant IB et l'autre indiquant si ce courant I est inférieur à un deuxième seuil de courant IH'le système Al étant déclaré opérationnel dans le cas où le courant 1 est compris entre ces deux seuils. Cette information est envoyée au micro-contrôleur MC par l'intermédiaire d'adaptateurs de niveau de tension ou mémoires tampons TPn.
Dans le cas où le système Al n'est pas déclaré opérationnel, le micro-contrôleur déclenche le test de la ligne suivante, à savoir LI ou plus généralement Li+1 lorsqu'il vient de tester la ligne Li : c'est ce qui est illustré sur la figure 3 par la boucle 40 portant une étape 41 d'incrément d'une unité de l'indice 1. Le test des lignes se poursuit jusqu'à ce que le micro-contrôleur détecte un système opérationnel.
Dans ce dernier cas, le micro-contrôleur envoie au générateur GIi concerné un ordre de génération d'un train d'impulsions (étape 34). Le train d'impulsions est calibré tant sur le plan amplitude que sur le plan fréquence de sorte à engendrer sur le secondaire du transformateur T. qui lui est relié un train d'impulsions qui présente les caractéristiques nécessaires au déclenchement du système A. correspondant : c'est l'étape 35 sur la figure 3.
Après un test sur une limitation, repéré 36, qui sera décrit plus loin, le micro-contrôleur MC vérifie si le déclenchement qui vient d'être opéré est le dernier (étape 37). Dans l'hypothèse où ce n'est pas le cas, après un retard programmé (étape 38) au niveau du micro-contrôleur (commande 18), par exemple par envoi d'une valeur de comptage (ou de décomptage) au compteur CP, le micro-contrôleur reprend le même processus pour l'allumeur suivant : c'est l'étape 39 sur la figure 3 d'incrémentation de l'indice i. De la sorte, l'opération test-génération du train d'impulsions de déclenchement se répète, du système A.. au système AN, pour autant qu'une limitation ne soit pas rencontrée.
A titre d'exemple, l'intervalle entre deux déclenchements de roquettes peut être sélectionné parmi les trois valeurs suivantes : 40,60 ou 150 ms.
Cette limication est liée au choix possible (commande 10) entre un"tir libre", c'est-à-dire un tir en continu des N coups, et
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un tir limité à-un certain nombre de coups ; cette commande de choix est transmise au micro-contrôleur MC (commande 11). Dans l'hypothèse où la commande est de"tir libre", il n'y a pas de limitation.
Dans l'hypothèse où il existe une limitation à un certain nombre de coups, le nombre de ceux-ci est choisi par l'intermédiaire du commutateur CM : dans la position El, le nombre de coups est limité à 1 ; dans la position Elle nombre de coups est limité à 2 et, pour cela, une commande supplémentaire (12) est adressée au micro-contrôleur MC ; dans la position E.,, de façon analogue, le nombre de coups est limité par exemple à 3 et une commande supplémentaire 13 est adressée au micro-contrôleur.
Le dispositif de commande séquentielle décrit ci-dessus permet donc de déclencher de façon automatique et programmable un ensemble de N systèmes à des intervalles de temps précis et, ce, après test rapide des systèmes en question. De plus, il permet de programmer non seulement le délai entre chaque déclenchement mais encore le nombre de déclenchements à l'intérieur de l'ensemble N. Il présente en outre un certain nombre d'avantages, notamment celui d'être entièrement statique, sans aucune pièce mécanique en mouvement, évitant ainsi les inconvénients inhérents à cette technique. En outre, dans l'application décrite au déclenchement de roquettes, il apparaît que chacun des allumeurs de roquettes est en permanence relié à la masse par l'intermédiaire du secondaire des transformateurs d'impulsions, ce qui est une sécurité supplémentaire.
Par ailleurs, c'est l'alimentation en tension qui enclenche le processus de fournitures d'impulsions : le dispositif ne peut donc pas fonctionner en dehors de la volonté de l'utilisateur ; cela constitue également une sécurité supplémentaire. Bien entendu, l'utilisation d'un tel dispositif de séquencement n'est pas limitée au déclenchement de roquettes et il peut être utilisé pour le déclenchement de n'importe quel système, à condition que celui-ci présente une impédance différente après son déclenchement et sous réserve d'adapter le. train d'impulsions de déclenchement, en énergie et en fréquence, à ce qui est nécessaire pour le déclenchement d'un système spécifique.
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Sur la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention un peu plus simple, dans le cas où le nombre de sorties à commander n'est pas supérieur au nombre de sorties du micro-contrôleur MC, par exemple 20 sorties. Les mêmes éléments que sur la figure 1 sont désignés par les mêmes références. Les trains d'impulsions de test et les trains d'impulsions de déclenchement sont élaborés par le micro-contrôleur MC lui-même et transmis par son unité d'entrées-sorties. Ces impulsions sont calibrées sous le contrôle du micro-contrôleur et de sa base de temps. Il y a autant de lignes à l'unité d'entrées-sorties que de sorties SI... S20 à commander.
Ces lignes de sortie du micro-contrôleur MC sont envoyées sur des tampons TP'1 adaptateurs d'impédance reliés respectivement à des amplificateurs AP..... APr,,. adaptateurs de puissance et de niveau de tension ("drivers"dans la littérature anglo-saxonne). La constitution du reste du dispositif et le fonctionnement sont les mêmes que dans le cas de la figure 1.
La description faite ci-dessus l'a été bien entendu à titre d'exemple non limitatif et différentes variantes sont possibles. C'est ainsi qu'on a décrit un déclenchement séquentiel
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dans l'ordre croissant des sorties S1-SN'mais qu'on peut programmer n'importe quel autre ordre de déclenchement. Egalement, on a décrit une commande de limitation du nombre de déclenchement à 1, 2 ou 3 par un commutateur : cela peut être étendu à toute limitation de 1 à N-l et réalisé par exemple à l'aide d'une commande numérique reçue, comme la commande 10, sur le connecteur CN. De même, la commande 18 de l'intervalle entre deux déclenchements peut être une commande numérique reçue sur le connecteur CN ou un commutateur comme sur la figure 4.
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SEQUENTIAL CONTROL DEVICE
The present invention relates to a sequential control device, in particular applicable to the automatic and programmable control of the firing of ammunition, for example of rockets.
In certain applications, it is necessary to have a device ensuring the control, or the triggering, of N systems successively, at regular and predefined intervals.
The systems to be triggered can be, for example, munitions, such as rockets on board an aircraft.
It is known, in particular in the field of rockets, to produce such sequencers using electromechanical techniques. This type of device operates on the principle of stepping motor and electrical contacts: a stepping motor rotates an axis around which there are electrical contacts; these contacts open in turn, following the passage of a cam and transmit an electrical impulse to the corresponding output.
Such a device has a certain number of drawbacks, among which a limited lifetime, due to the wear of the various friction parts; in addition, the time intervals between successive trips lack precision due to a number of factors: - the electromechanical principle used; - wear of components; - the influence of temperature; - the influence of frost.
The subject of the present invention is a sequential control device making it possible to avoid these drawbacks and further comprising, in particular, means for testing the systems to be triggered, making it possible to control in a minimum time the triggering of those of the systems which are actually operational and this, automatically and programmable.
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More specifically, the device according to the invention ensures the sequential control of a set of N systems and comprises: - means of pulse train transformers, comprising N transformers whose secondaries are respectively connected to the N systems; means for generating a train of test pulses in the primary of each of the N transformers; - means for testing the current flowing in each of said primaries, making it possible to determine which of the N systems are operational; means for generating a train of trigger pulses in the first, in a predefined order, primaries corresponding to an operational system, the pulse train being such that it ensures the triggering of the corresponding system;
programmable means, ensuring a programmed delay between the triggering of a first operational system and the triggering of a second operational system.
Other objects, features and results of the invention will emerge from the following description, illustrated by the appended drawings, which represent: - Figure 1, an embodiment of the device according to the invention; - Figure 2, an embodiment of one of the elements of the previous figure; - Figure 3, a diagram illustrating the operation of the device of Figure 1; - Figure 4, another embodiment of the device according to the invention.
In these different figures, the same references relate to the same elements.
FIG. 1 therefore represents an embodiment of the sequential control device according to the invention.
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To simplify the description, this will be done in the particular case of the command to fire rockets and more precisely, the command to initiate the igniter of each rocket.
The sequencer according to the invention is an electronic circuit connected to a CN connector and situated to the left of the latter in the diagram of FIG. 1. The CN connector is adapted to receive from a outside a supply voltage V, a ground connection, N connections respectively connecting the connector to N systems to be triggered; in our example, these systems are rocket igniters, identified Al ... AN. By way of example, the number N is equal to 20. The connector CN finally receives a command 10, making it possible to choose an operating mode "free fire" or shooting limited to a few shots, a choice to which we will return later.
The sequencer according to the invention comprises a microcontroller MC, the constitution of which is more detailed in the figure
2.
This microcontroller MC itself conventionally comprises a microprocessor MP connected, for example via a bus
20, to a permanent memory MM, a counter CP, a time base BT, and an input-output unit ES. Each of the elements of the microcontroller MC is supplied, in a manner not detailed in the figure, from the potential V via a regulated supply AL2 (FIG. 1). The microcontroller also includes an initialization logic I, having the function. initialization of the parameters when the device is powered up.
The time base BT is connected to an oscillator 0 with quartz Q or with a ceramic resonator (FIG. 1), supplying it with a reference clock signal which it has the function of transforming to supply the microcontroller with the signals of clock and synchronization that it needs. The input-output unit
ES ensures the exchange of information with the outside world in parallel digital form.
The sequencer according to the invention also includes a set of N pulse train transformers, identified
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transformer T. is greater than a first current threshold IB and the other indicating whether this current I is less than a second current threshold IH 'the system Al being declared operational in the case where the current 1 is between these two thresholds . This information is sent to the microcontroller MC via voltage level adapters or TPn buffers.
In the case where the system A1 is not declared operational, the microcontroller triggers the test of the next line, namely LI or more generally Li + 1 when it has just tested the line Li: this is what is illustrated in FIG. 3 by the loop 40 carrying a step 41 of incrementing a unit of the index 1. The test of the lines continues until the microcontroller detects an operational system.
In the latter case, the microcontroller sends an order to generate a pulse train to the generator GIi concerned (step 34). The pulse train is calibrated both on the amplitude and frequency plan so as to generate on the secondary of the transformer T. which is connected to it a pulse train which has the characteristics necessary for triggering the corresponding system A. this is step 35 in Figure 3.
After a test on a limitation, marked 36, which will be described later, the microcontroller MC checks whether the trigger which has just been operated is the last (step 37). In the event that this is not the case, after a programmed delay (step 38) at the level of the microcontroller (command 18), for example by sending a count (or countdown) value to the counter CP , the microcontroller repeats the same process for the following igniter: this is step 39 in FIG. 3 of incrementing the index i. In this way, the test-generation operation of the trigger pulse train is repeated, from the A system to the AN system, provided that a limitation is not encountered.
For example, the interval between two rocket releases can be selected from the following three values: 40.60 or 150 ms.
This limitation is linked to the possible choice (command 10) between a "free shot", that is to say a continuous shot of the N shots, and
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one shot limited to a certain number of shots; this choice command is transmitted to the microcontroller MC (command 11). In the event that the order is for "free fire", there is no limitation.
In the event that there is a limitation to a certain number of strokes, the number of these is chosen by means of the switch CM: in the position El, the number of strokes is limited to 1; in the position Elle number of strokes is limited to 2 and, for this, an additional command (12) is sent to the microcontroller MC; in the position E. ,, similarly, the number of strokes is limited for example to 3 and an additional command 13 is sent to the microcontroller.
The sequential control device described above therefore makes it possible to automatically and programmatically trigger a set of N systems at precise time intervals, and this, after rapid testing of the systems in question. In addition, it makes it possible to program not only the delay between each trip but also the number of trips within the set N. It also has a certain number of advantages, in particular that of being entirely static, without no moving mechanical parts, thus avoiding the drawbacks inherent in this technique. In addition, in the application described when rockets are triggered, it appears that each of the rocket igniters is permanently connected to ground via the secondary of the pulse transformers, which is additional security.
Furthermore, it is the voltage supply which initiates the process of supplying pulses: the device cannot therefore function outside the will of the user; this also constitutes additional security. Of course, the use of such a sequencing device is not limited to the triggering of rockets and it can be used for the triggering of any system, provided that it has a different impedance after its triggering and subject to adapting the. train of trigger pulses, in energy and frequency, to what is necessary for the triggering of a specific system.
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In FIG. 4, another slightly simpler embodiment of a device according to the invention is shown, in the case where the number of outputs to be controlled is not greater than the number of outputs of the microcontroller MC , for example 20 outputs. The same elements as in FIG. 1 are designated by the same references. The test pulse trains and the trigger pulse trains are developed by the microcontroller MC itself and transmitted by its input-output unit. These pulses are calibrated under the control of the microcontroller and its time base. There are as many lines on the input-output unit as there are SI ... S20 outputs to be controlled.
These output lines of the microcontroller MC are sent on buffers TP'1 impedance adapters connected respectively to amplifiers AP ..... APr ,,. power and voltage level adapters ("drivers" in Anglo-Saxon literature). The constitution of the rest of the device and the operation are the same as in the case of FIG. 1.
The description given above has been understood by way of nonlimiting example and different variants are possible. This is how we described a sequential trigger
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in the ascending order of the outputs S1-SN 'but that any other triggering order can be programmed. Also, a command has been described for limiting the number of trips to 1, 2 or 3 by a switch: this can be extended to any limitation from 1 to Nl and carried out for example using a received digital command, such as command 10, on the CN connector. Similarly, the command 18 for the interval between two trips can be a digital command received on the connector CN or a switch as in FIG. 4.