FR2546575A1

FR2546575A1 - Method for converting an electrical quantity into a pneumatic or hydraulic quantity and converter for the implementation thereof

Info

Publication number: FR2546575A1
Application number: FR8308675A
Authority: FR
Inventors: Robert Caen; Christian Fonade
Original assignee: Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Current assignee: Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1984-11-30
Also published as: FR2546575B1

Abstract

The invention relates to a method for converting an electrical quantity into a pneumatic or hydraulic quantity of the type using a pneumatic or hydraulic flow passing through at least one opening. The method consists in fixing a vibrating strip 20, particularly of the piezoelectric type, between a delivering conduit 25 and a receiving conduit 28 so as to enable the said strip to vibrate in front of the openings of these conduits and to successively cover or uncover these openings, and in applying to the said strip the electrical quantity to be converted under conditions suitable for making this strip vibrate with am amplitude which is a function of the said electrical quantity. The delivering conduit 25 is supplied at a constant pressure and the flow received by the receiving conduit 28 ends up being modulated as a function of the electrical quantity; the mean pressure Ps measured at the outlet of this receiving conduit thus represents this electrical quantity.

Description

PROCEDE DE CONVERSION D'UNE GRANDEUR ELECTRIQUE
EN UNE GRANDEUR PNEUMATIQUE OU HYDRAULIQUE
ET CONVERTISSEUR POUR SA MISE EN OEUVRE.PROCESS FOR CONVERTING AN ELECTRICAL SIZE
IN PNEUMATIC OR HYDRAULIC SIZE
AND CONVERTER FOR ITS IMPLEMENTATION.

L'invention concerne un procédé eut un dispositif de conversion d'une grandeur électrique en une grandeur pneumatique ou hydraulique. Elle vise en particulier à convertir, en une pression pneumatique ou hydraulique, soit une tension alternative de fréquence constante, la pression de sortie étant représentative des variations d'amplitude de ladite tension, soit une tension alternative d'amplitude constante, la pression de sortie étant représentative des variations de fréquence de ladite tension, soit encore une tension continue, la pression de sortie étant représentative de l'amplitude de cette tension continue (par tension continue, on entend une tension non alternative qui, le cas échéant, peut etre modulée à faible fréquence). The invention relates to a method or a device for converting an electrical quantity into a pneumatic or hydraulic quantity. It aims in particular to convert, into a pneumatic or hydraulic pressure, either an alternating voltage of constant frequency, the outlet pressure being representative of the amplitude variations of said voltage, or an alternating voltage of constant amplitude, the outlet pressure being representative of the frequency variations of said voltage, that is to say a DC voltage, the output pressure being representative of the amplitude of this DC voltage (by DC voltage means a non-alternating voltage which, if necessary, can be modulated at low frequency).

L'invention peut notamment être appliquée pour traduire en des déplacements mécaniques relativement importants, des grandeurs électriques de très faible énergie, le convertisseur conforme à l'invention jouant le rôle d'interface pneumatique (ou hydraulique) entre les circuits électriques qui délivrent la grandeur d'entrée et les organes mécaniques de sortie. Par exemple, l'inve-ntion peut être utilisée pour réaliser un lecteur tactile pour aveugles (traduisant un signal électrique en déplacements d'un élément tactile) ou-encore pour réaliser un régulateur de machine tournante (agissant sur une pression ou un débit d'injection de carburant). The invention can in particular be applied to translate into relatively large mechanical displacements, electrical quantities of very low energy, the converter according to the invention playing the role of pneumatic (or hydraulic) interface between the electrical circuits which deliver the quantity input and output mechanical components. For example, the invention can be used to make a tactile reader for the blind (translating an electrical signal into displacements of a tactile element) or even to make a regulator of a rotating machine (acting on a pressure or a flow of d fuel injection).

On connait des convertisseurs électriques/ pneumatiques, qui présentent comme avantage essentiel de conduire a' de faibles consommations d'énergie (quelques mllliwatts), les rendant par exemple capables de traduire des informations électriques issues de microprocesseurs ou autres circuits électriques, sièges de très faibles puissances. Electric / pneumatic converters are known, which have the essential advantage of leading to low energy consumption (a few mllliwatts), making them for example capable of translating electrical information originating from microprocessors or other electrical circuits, very low seats powers.

La demande de brevet PCT publiée le 04/09/80 sous le nO WO 80/01826 décrit en particulier un convertisseur comprenant une lame piezoélectrique, disposée en regard de l'ouverture d'un potentiomètre pneumatique- g sous l'action d'une tension continue d'alimentation, la lame se déforme selon une direction perpendiculaire au plan de l'ouverture du potentiomètre : en se rapprochant ou en s'éloignant plus ou moins de cette ouverture, elle délimite ainsi un passage dont la section varie en fonction de la valeur de la tension d'entrée ; le débit de fuite qui s'éehappe par ce passage est donc fonction de cette tension et, par voie de conséquence, lapression pneumatique de sortie du potentiomètre est une image de ladite tension. The PCT patent application published on 04/09/80 under the number WO 80/01826 describes in particular a converter comprising a piezoelectric blade, disposed opposite the opening of a pneumatic potentiometer g under the action of a continuous supply voltage, the blade deforms in a direction perpendicular to the plane of the potentiometer opening: by approaching or moving more or less from this opening, it thus delimits a passage whose cross section varies according to the value of the input voltage; the leakage rate which escapes through this passage is therefore a function of this voltage and, consequently, the pneumatic pressure at the output of the potentiometer is an image of said voltage.

Toutefois, en raison des phénomènes d'hystérésis qui maintiennent la lame déformée longtemps après la disparition du signal électrique d'entrée, ce type de dispositif doit être associe à un système de rebouclage apte à compenser les déformations résiduelles de la lame afin de conduire à une correspondance significative entre la tension électrique d'entrée et la pression pneumatique de sortie. Dans le convertisseur décrit dans la demande PCT sus-évoquée, ce système de rebouclage comprend .un transducteur inverse (pneumatique/électrique) et des moyens de. compa-raison entre le signal d'entrée et le signal issu.de ce transducteur afin de réaliser une alimentation différentielle de la lame permettant de compenser les effets de l'hystérésis. However, because of the hysteresis phenomena which keep the blade deformed long after the disappearance of the electrical input signal, this type of device must be associated with a loopback system capable of compensating for the residual deformations of the blade in order to lead to a significant correspondence between the electrical input voltage and the pneumatic output pressure. In the converter described in the abovementioned PCT application, this loopback system comprises a reverse transducer (pneumatic / electric) and means. compa-reason between the input signal and the signal from this transducer to achieve a differential supply of the blade to compensate for the effects of hysteresis.

Ce système auxiliaire de rebouclage rend le dispositif beaucoup plus complexe et accot considérablement son coût et son encombrement ; de plus, il ne permet pas, en- fait, de garantir de façon satisfaisante le caractère biunivoque de la correspondance entre le signal électrique d'entrée et le signal pneumatique de sortie et la conversion obtenue est relativement impréci-se. This auxiliary looping system makes the device much more complex and considerably supports its cost and size; in addition, it does not, in fact, satisfactorily guarantee the one-to-one character of the correspondence between the electrical input signal and the pneumatic output signal and the conversion obtained is relatively imprecise.

En outre, la sensibilité de tels dispositifs est relativement faible, en particulier du fait que la lame doit être placée à une distance suffisante de l'ouverture du potentiomètre pour supprimer tout risque de contact avec ce dernier lorsqu'elle se déforme dans le sens du rapprochement par rapport à celui-ci (contact qui fausserait la conversion). In addition, the sensitivity of such devices is relatively low, in particular because the blade must be placed at a sufficient distance from the opening of the potentiometer to eliminate any risk of contact with the latter when it deforms in the direction of approximation to it (contact that would distort the conversion).

Une autre. conséquence de cet agencement est un accroissement sensible du débit de fuite.moyen.et donc de la consommation moyenne de fluide.Another. consequence of this arrangement is a significant increase in the average leakage rate and therefore in the average consumption of fluid.

Enfin, ce type de convertisseur à système de rebouclage est uniquement applicable pour convertir une tension continue et délivrer une pression pneumatique fonction de l'amplitude de celle-ci. Finally, this type of converter with loop-back system is only applicable for converting a DC voltage and delivering a pneumatic pressure as a function of the amplitude thereof.

On a décrit dans la demande de brevet française nO 82.12434 du 13/07/1982 un nouveau procédé et un dispositif perfectionné, qui suppriment les défauts susévoqués, en éliminant les phénomènes d'hystéresis, sans système auxiliaire de rebouclage. A new process and an improved device have been described in French patent application No. 82.12434 of 07/13/1982, which eliminate the above-mentioned defects, by eliminating the phenomena of hysteresis, without an auxiliary looping system.

La présente invention vise un procédé et un dispositif du type décrit dans- cette demande de brevet. The present invention relates to a method and a device of the type described in this patent application.

Elle se propose de fournir une variante conduisant pour certaines applications à plusieurs avantages intéressants, en particulier fonctionnement entout ou rien amélioré, délivrance d'une pression nulle pour une grandeur d'entrée nulle, performances peu sensibles à la précision de l'agencement relatif des éléments.It proposes to provide a variant leading for certain applications to several advantageous advantages, in particular functioning entirely or nothing improved, delivery of zero pressure for a zero input quantity, performances little sensitive to the precision of the relative arrangement of the elements.

A cet effet, le procédé de conversion visé par l'invention utilise un débit pneumatique ou hydraulique passant à travers au moins une ouverture afin de générer, au niveau d'une sortie pneumatique ou hydraulique, une grandeur pneumatique où hydraulique fonction dudit débit ; le procédé conforme à la présente invention consiste ù à utiliser un conduit émetteur pourvu d'une entrée d'alimentation pneumatique ou hydraulique et un conduit récepteur pourvu diune sortie pneumatique ou hydraulique, ces conduit émettéur et conduit récepteur comportant des ouvertures situées en regard de façon que le jet émis par l'une puisse être au moins partiellement reçu par l'autre, a à assujettir une lame piezoélectrique de façon à permettre à une portion libre de celle-ci de vibrer autour d'une position de repos selon une direction (ss) perpendiculaire à sa direction longitudinale (D) et à agencer ladite lame entre le conduit émetteur et le conduit récepteur de sorte que sa portion libre soit située entre les ouvertures de ces conduits et soit apte à vibrer selon la direction () ) contenue dans un plan approximativement parallèle aux plans (F, F.' ) de ces ouvertures,
à alimenter le conduit émetteur en reliant son entrée d'alimentation à une source pneumatique ou hydraulique,
à appliquer à la lame piezoélectrique la grandeur électrique à convertir dans des conditions propres à amener la portion libre de cette lame à vibrer avec une amplitude fonction de ladite grandeur, en vue de moduler, en fonction de cette dernière, le débit de fluide reçu par le conduit récepteur,
et à prélever, à la sortie du conduit récepteur, une-grandeur pneumatique ou hydraulique représentative à chaque instant des caractéristiques du fluide dans ledit conduit récepteur, et donc de la grandeur électrique à convertir.To this end, the conversion process targeted by the invention uses a pneumatic or hydraulic flow passing through at least one opening in order to generate, at a pneumatic or hydraulic outlet, a pneumatic or hydraulic quantity depending on said flow; the method according to the present invention consists in using a transmitting conduit provided with a pneumatic or hydraulic supply inlet and a receiving conduit provided with a pneumatic or hydraulic outlet, these emitting conduit and receiving conduit having openings located facing each other that the jet emitted by one can be at least partially received by the other, has to subject a piezoelectric blade so as to allow a free portion thereof to vibrate around a rest position in a direction ( ss) perpendicular to its longitudinal direction (D) and to arrange said blade between the emitting conduit and the receiving conduit so that its free portion is located between the openings of these conduits and is capable of vibrating in the direction ()) contained in a plane approximately parallel to the planes (F, F. ') of these openings,
supplying the transmitting duct by connecting its supply inlet to a pneumatic or hydraulic source,
to apply the electrical quantity to be converted to the piezoelectric plate under conditions suitable for causing the free portion of this plate to vibrate with an amplitude which is a function of said quantity, with a view to modulating, as a function of the latter, the flow rate of fluid received by the receiving duct,
and taking, at the outlet of the receiving duct, a pneumatic or hydraulic quantity representative at all times of the characteristics of the fluid in said receiving duct, and therefore of the electrical quantity to be converted.

Ainsi, le procédé de l'invention consiste à utiliser la vibration d'une lame afin de moduler en fonction de l'amplitude de cette vibration le débit sortant d'une première ouverture et passant dans une seconde ouverture disposée en regard à peu de distance : dans ces conditions, la pression moyenne issue du conduit récepteur est une image représentative de la grandeur électrique d'entrée, sans aucune distorsion due à des phénomènes d'hystérésis, qui sont éliminés par l'alternance rapide des mouvements de la lame autour de sa position de repos. Thus, the method of the invention consists in using the vibration of a blade in order to modulate, as a function of the amplitude of this vibration, the flow rate leaving a first opening and passing through a second opening arranged opposite at a short distance. : under these conditions, the average pressure from the receiving duct is a representative image of the electrical input quantity, without any distortion due to hysteresis phenomena, which are eliminated by the rapid alternation of the movements of the blade around its rest position.

De plus, l'agencement de la lame consistant à l'amener à vibrer parallèlement au plan de l'ouverture du conduit émetteur et de l'ouverture du conduit récepteur, permet de disposer ladite lame à proximité immédiate de ces plans dont on peut régler à volonté l'espacement. Ainsi, lors de I'interception du jet, on augmente la sensibilité de la conversion pour une consommation moyenne du fluide donnée. In addition, the arrangement of the blade consisting in causing it to vibrate parallel to the plane of the opening of the transmitting conduit and of the opening of the receiving conduit, allows said blade to be placed in the immediate vicinity of these planes which can be adjusted spacing at will. Thus, during the interception of the jet, the sensitivity of the conversion is increased for a given average consumption of the fluid.

La lame utilisée est de préférence une lame piezoélectrique,.d'un type connu en soi, comportant au moins deux électrodes conductrices (en particulier, lame de quartz à faces opposées métallisées, ou lame multimorphe du type "PXE"). The blade used is preferably a piezoelectric blade, of a type known per se, comprising at least two conductive electrodes (in particular, quartz blade with metallized opposite faces, or multimorphic blade of the "PXE" type).

Le procédé de l'invention peut etre appliqué pour convertir une tension électrique continue. Cette tension est alors préalablement traitée pour obtenir une tension alternative ayant une fréquence voisine de la fréquence de résonance de la lame et une amplitude représentative de celle de la tension continue, ladite tension alternative étantensuite appliquée entre les électrodes conductrices de la lame piezoélectrique. L'amplitude des vibrations de la lame est une fonction directe de la tension d'entrée, avec une très bonne sensibilité du fait de la résonance de la lame. The method of the invention can be applied to convert a DC electrical voltage. This voltage is then previously treated to obtain an AC voltage having a frequency close to the resonance frequency of the blade and an amplitude representative of that of the DC voltage, said AC voltage being then applied between the conductive electrodes of the piezoelectric blade. The amplitude of the blade vibrations is a direct function of the input voltage, with a very good sensitivity due to the resonance of the blade.

Le procédé de l'invention peut également être appliqué pour convertir une tension alternative afin d'obtenir une pression moyenne de sortie, soit fonction des variations d'amplitude de ladite tension si l'on travaille à fréquence constante, soit fonction des variations de fréquence de cel.le-ci si l'on travaille à amplitude constante. Dans le premier cas, l'amplitude des vibrations est, comme précédemment, une fonction directe de la tension d'entrée. The method of the invention can also be applied to convert an alternating voltage in order to obtain an average output pressure, either a function of the variations in amplitude of said voltage if one works at constant frequency, or a function of the variations in frequency of this if working at constant amplitude. In the first case, the amplitude of the vibrations is, as before, a direct function of the input voltage.

Dans le second cas, l'amplitude des vibrations passe par un maximum pour une fréquence correspondant à la fréquence de ré résonance de la lame et l'on utilise cette propriété pou.r moduler le débit de sortie en fonction de la fréquence.In the second case, the amplitude of the vibrations passes through a maximum for a frequency corresponding to the resonant frequency of the blade and this property is used to modulate the output flow as a function of the frequency.

Dans les deux cas, la tension alternative d'entrée peut être appliquée directement entre les électrodes conductrices de la lame piezoélectrique. In both cases, the alternating input voltage can be applied directly between the conductive electrodes of the piezoelectric plate.

L'invention s'étend à un convertisseur pour la mise en oeuvre du procédé ci--dessus défini. Ce convertisseur comprend
un conduit émetteur pourvu d'une ouverture et d'une entrée d'alimentation pneumatique ou hydraulique,
un conduit récepteur pourvu d'une ouverture et d'une sortie pneumatique ou hydraulique, ledit conduit récepteur étant positionné de sorte que son ouverture soit située en regard de celle du conduit émetteur,
une lame piezoélectrique passant entre les ouvertures des conduit émetteur et conduit récepteur et agencée de façon à être apte à vibrer autour d'une position de repos selon une direction (), perpendiculaire à sa direc-tion longitudinale (D) et contenue dans un plan approximativement parallèle aux plans (F, F') des ouvertures,
et des moyens électriques associés à ladite lame pour permettre de lui appliquer la grandeur électrique à convertir de façon à amener ladite lame à vibrer avec une amplitude fonction de la grandeur électrique d'entrée.The invention extends to a converter for implementing the method defined above. This converter includes
a transmitter conduit provided with an opening and a pneumatic or hydraulic supply inlet,
a receiving duct provided with an opening and a pneumatic or hydraulic outlet, said receiving duct being positioned so that its opening is located opposite that of the transmitting duct,
a piezoelectric plate passing between the openings of the emitter and receiver conduits and arranged so as to be able to vibrate around a rest position in a direction (), perpendicular to its longitudinal direction (D) and contained in a plane approximately parallel to the planes (F, F ') of the openings,
and electrical means associated with said blade to allow it to apply the electrical quantity to be converted so as to cause said blade to vibrate with an amplitude which is a function of the input electrical quantity.

De préférence, la lame est munie à son extrémité libre d'une plaquette mince, les conduit émetteur et conduit récepteur étant positionnés de sorte que les plans contenant leur ouverture soient disposés à proximité immédiate des faces opposées de ladite plaquette. Preferably, the blade is provided at its free end with a thin plate, the emitting conduit and receiving conduit being positioned so that the planes containing their opening are arranged in close proximity to the opposite faces of said plate.

Les deux électrodes conductrices de la lame piezoélectrique de préférence/
sont situees/dans des plans orthogonaux aux plans contenant les ouvertures des conduit émetteur et conduit récepteur, de façon que ladite lame soit apte à vibrer parallèlement aux plans de ces ouvertures.The two conductive electrodes of the piezoelectric plate preferably /
are located / in planes orthogonal to the planes containing the openings of the emitting conduit and receiving conduit, so that said blade is capable of vibrating parallel to the planes of these openings.

L'invention vise- en particulier un convertisseur tension continue/pression, dans lequel les moyens électriques comprennent un circuit de conversion de la tension continue en tension alternative, agencé pour appliquer ladite tension alternative entre les électrodes conductrices-de la-lame piezoélectrique. Ce circuit de conversion est de préférence accordé pour délivrer une tension alternative de fréquence voisine dela fréquence de résonance de la lame. The invention relates in particular to a DC voltage / pressure converter, in which the electrical means comprise a circuit for converting the DC voltage into AC voltage, arranged to apply said AC voltage between the conductive electrodes of the piezoelectric plate. This conversion circuit is preferably tuned to deliver an alternating voltage of frequency close to the resonant frequency of the blade.

L'invention vise également un convertisseur fréquence/pression ou un convertisseur tension efficace/ pression, les moyens électriques pouvant alors se rédui.re à de simples conducteurs permettant d'appliquer la tension alternative d'entrée entre les-électro;dess co.nduc*tices de la lame piezoélectrique. The invention also relates to a frequency / pressure converter or an effective voltage / pressure converter, the electrical means then being able to be reduced to simple conductors making it possible to apply the alternating input voltage between the electro; dess co.nduc * pices of the piezoelectric blade.

L'invention ayant été exposée dans sa forme générale, d'autres caractéristiques, buts et avantages de celle-ci se dégageront de la description qui suit en référence aux dessins annexés, qui illustrent le procédé de l'invention et présentent à titre non limitatif un mode de réalisation du dispositif ; sur ces dessins qui-font partie intégrante de la présente description
la figure 1 est une vue générale schématique, en coupe partielle, d'un convertisseur conforme à la présente invention,
la figure 2 en est une vue de détail, en perspective, à échelle dilatée,
les figures 3 et 4 sont des schémas explicatifs, en coupe par un plan transversal A, illustrant le fonctionnement du convertisseur,
la figure 5 illustre une possibilité d'application du convertisseur representé aux figures 1 à 4,
la figure 6 est une courbe caractéristique dudit convertisseur dans le cas d'une conversion à fréquence constante,
enfin, la figure 7 est une courbe ana logue, dans le cas d'une conversion à amplitude constante.The invention having been explained in its general form, other characteristics, objects and advantages thereof will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings, which illustrate the process of the invention and which are non-limiting. an embodiment of the device; on these drawings which are an integral part of this description
FIG. 1 is a general schematic view, in partial section, of a converter according to the present invention,
FIG. 2 is a detailed view, in perspective, on an expanded scale,
FIGS. 3 and 4 are explanatory diagrams, in section through a transverse plane A, illustrating the operation of the converter,
FIG. 5 illustrates a possibility of applying the converter shown in FIGS. 1 to 4,
FIG. 6 is a characteristic curve of said converter in the case of a conversion at constant frequency,
finally, FIG. 7 is an analogous curve, in the case of a conversion at constant amplitude.

Le convertisseur représenté à titre d'exemple aux figures 1 à 4 est destiné à convertir une tension électrique en une pression pneumatique. The converter shown by way of example in FIGS. 1 to 4 is intended to convert an electrical voltage into a pneumatic pressure.

I1 comprend une lame vibrante 20 constituée par une lame de quartz possédant une fine couche d'argent sur ses deux grandes faces 20a et 20b. Cette lame est maintenue à une extrémité par un suppor-t 21 monté sur un socle 22, de façon à pouvoir vibrer selon une direction A perpendiculaire aux deux faces 20a et 20b. A son extrémité libre, la lame est munie d'une plaquette mince 23 (le qualificatif "mince" visant l'épaisseur de la plaquette selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale D de la lame et à la direction de vibration t) ; cette plaquette en matière synthétique peut être collée à l'extrémité de la lame 20. I1 comprises a vibrating blade 20 constituted by a quartz blade having a thin layer of silver on its two large faces 20a and 20b. This blade is held at one end by a support 21 mounted on a base 22, so as to be able to vibrate in a direction A perpendicular to the two faces 20a and 20b. At its free end, the blade is provided with a thin plate 23 (the qualifier "thin" targeting the thickness of the plate in a direction perpendicular to the longitudinal direction D of the blade and to the direction of vibration t); this plastic plate can be glued to the end of the blade 20.

Au voisinage du support 21, les deux faces conductrices 20a et 20b de la lame de quartz sont électriquement reliées à des moyens électriques symbolisés en 24 adaptés pour appliquer entre lesdites faces une tension alternative propre à amener la lame à vibrer sous l'action des forces piezoélectriques alternées, engendrées. par ladite tension. In the vicinity of the support 21, the two conductive faces 20a and 20b of the quartz blade are electrically connected to electrical means symbolized at 24 adapted to apply between said faces an alternating voltage capable of causing the blade to vibrate under the action of forces. alternating piezoelectric, generated. by said tension.

Le convertisseur peut être un eonvertisseur tension continue/pression et, dans ce cas, les moyens 24 sont constitués par un circuit de type connu en soi, adapté pour réaliser une conversion électrique continue/alternative et délivrer ers la lame une tension alternative de fréquence voisine de la fréquence de résonance de ladite lame. The converter can be a DC voltage / pressure converter and, in this case, the means 24 are constituted by a circuit of a type known per se, suitable for carrying out DC / AC electrical conversion and delivering an AC voltage of neighboring frequency to the blade. the resonant frequency of said blade.

Le convertisseur peut être un convertisseur tension alternative/pression et, dans ce cas, les moyens 24 peuvent se limiter à de simples conducteurs électriques. Il est à noter qu'il est également possible, dans le cas où la tension alternative d'entrée possède une fréquence constante prédéterminée, de prévoir un circuit de conversion fréquence/ fréquence, afin d'appliquer entre les faces 20a et 20b une tension alternative de fréquence voisine de la fréquence de résonance de la lame. La conversion amplitude/pression (ou tension efficace/pression) est alors réalisée avec une meilleure sensibilité. The converter can be an alternating voltage / pressure converter and, in this case, the means 24 can be limited to simple electrical conductors. It should be noted that it is also possible, in the case where the alternating input voltage has a predetermined constant frequency, to provide a frequency / frequency conversion circuit, in order to apply between the faces 20a and 20b an alternating voltage of frequency close to the resonance frequency of the blade. The amplitude / pressure (or RMS / pressure) conversion is then carried out with better sensitivity.

Le convertisseur comprend, en outre,
un conduit émetteur 25 qui est porté par le socle 22.The converter further includes
a transmitter conduit 25 which is carried by the base 22.

Ce conduit émetteur est doté d'une entrée d'alimentation 26 et d'une buse 27 pourvue d'une ouverture 27a, en l'exemple de forme circulaire. L'alimentation par l'entrée 26 s'effectue à une pression d'air constante
Le conduit émetteur 25 est disposé par rapport à la lame 20 de sorte que sa buse 27 vienne en regard d'une des faces d la plaquette 23, en l'exemple en regard de la face inférieure 23c. L'ouverture 27a de ce conduit émetteur est disposée dans un plan F parallèle au plan contenant cette face (les deux faces métallisées 20a et 20b de la lame étant situées dans des plans orthogonaux à ce plan F).This transmitter conduit is provided with a supply inlet 26 and a nozzle 27 provided with an opening 27a, in the example of circular shape. The supply via inlet 26 takes place at a constant air pressure
The emitter conduit 25 is disposed relative to the blade 20 so that its nozzle 27 comes opposite one of the faces of the wafer 23, in the example facing the underside 23c. The opening 27a of this emitting conduit is arranged in a plane F parallel to the plane containing this face (the two metallized faces 20a and 20b of the blade being located in planes orthogonal to this plane F).

En l'exemple représenté, la plaquette 23 présente une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 1 mm et une largeur sensiblement égale au diamètre de l'ouverture 27a ; au repos cette plaquette est située en face de cette ouverture 27a de façon que sa face 23c masque celle-ci. Le jeu existant entre le plan F de ladite ouverture et la face 23c est de l'ordre de 1 à quelques dizièmes de millimètres et est ajusté dans chaque application pour régler la sensibilité du dispositif. In the example shown, the plate 23 has a thickness of the order of 0.5 to 1 mm and a width substantially equal to the diameter of the opening 27a; at rest this plate is located opposite this opening 27a so that its face 23c masks the latter. The clearance existing between the plane F of said opening and the face 23c is of the order of 1 to a few tenths of a millimeter and is adjusted in each application to adjust the sensitivity of the device.

Par ailleurs le convertisseur comprend
un conduit récepteur 28 porté par des moyens de support 29 qui
permettent d'en ajuster la position par rapport à la plaquette
23 dela lame piezoélectrique.The converter also includes
a receiving conduit 28 carried by support means 29 which
allow to adjust the position relative to the plate
23 of the piezoelectric plate.

Ce conduit récepteur comporte une sortie
pneumatique 30 et une buse 31 pourvue d'une ouverture 31a, en
l'exemple de section circulaire identique à l-'ouverture 27a.This receiver conduit has an output
pneumatic 30 and a nozzle 31 provided with an opening 31a, in
the example of circular section identical to the opening 27a.

La capacité du conduit récepteur 28 est
grande par rapport à la quantité d'air s'écoulant à travers
les ouvertures 27a, 31a pendant une période de vibration de la
lame ; par exemple on peut prévoir une longueur de l'ordre
de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres
pour le conduit 28.The capacity of the receiving conduit 28 is
large compared to the amount of air flowing through
the openings 27a, 31a during a period of vibration of the
blade; for example we can provide a length of order
from a few centimeters to a few tens of centimeters
for conduit 28.

Ce conduit récepteur 28 est disposé en
position retournée symétrique du conduit émetteur 27 par rap
port à la plaquette 23, de sorte que son ouverture 31a se
trouve en regard de la face supérieure 23d de cette plaquette.This receiving conduit 28 is arranged in
symmetrical inverted position of the emitter conduit 27 by rap
port to the wafer 23, so that its opening 31a is
located opposite the upper face 23d of this plate.

Au cours de la vibration de la lame pa rallèlement à la direction fl , la plaquette 23 masque et dé- masque alternativement les ouvertures 27a et 31a. La figure 3 schématise la position neutre de masquage et la figure 4 une position de démasquage qui dépend de l'amplitude de la vibration. Le débit sortant de l'ouverture 27a et recueilli par l'ouverture 31a dans le conduit récepteur 28 est ainsi modulé en fonction directe de cette amplitude qui est elle-même une fonction de la tension électrique d'entrée. During the vibration of the blade pa in parallel with the direction f1, the plate 23 alternately masks and uncovers the openings 27a and 31a. Figure 3 shows schematically the neutral masking position and Figure 4 a unmasking position which depends on the amplitude of the vibration. The flow leaving the opening 27a and collected by the opening 31a in the receiving conduit 28 is thus modulated as a direct function of this amplitude which is itself a function of the electrical input voltage.

L'adaptation de la capacité du conduit récepteur lui permet de jouer un rôle d'intégrateur et la pression moyenne PS disponible à la sortie 30 de celui-ci est une représ-entation fidèle de ladite tension électrique d'entrée. The adaptation of the capacity of the receiving conduit allows it to play an integrating role and the average pressure PS available at the outlet 30 of the latter is a faithful representation of said electrical input voltage.

Dans un tel dispositif, la pression PS est nulle quand la lame se trouve dans sa position de repos où elle masque les ouvertures 27a et 31a ; cette absence de pression résiduelle de sortie-pour une tension d'entrée nulle constitue dans certaines applications un av-antage notable comme on le verra plus loin. In such a device, the pressure PS is zero when the blade is in its rest position where it masks the openings 27a and 31a; this absence of residual outlet pressure for a zero input voltage constitutes in some applications a notable advantage as will be seen below.

De plus, les expérimentations ont démontré que l'écartement entre les ouvertures 27a et 31a des deux conduits n'avait pas à être aJusté de. façon très précise, les performances du dispositif demeurant inchangées pour une large plage d'écartement (de 1 à 2 mm). In addition, experiments have shown that the spacing between the openings 27a and 31a of the two conduits did not have to be adjusted. very precisely, the performance of the device remains unchanged for a wide range of spacing (from 1 to 2 mm).

La pression de sortie P5 peut par exemple être appliquée comme le représente la figure 5, à un organe mécanique 33 doté d'un élément mobile 34. La pression P5 est admise dans une chambre située sous l'élé- ment mobile 34 de façon à tendre à soulever celui-ci, cependa-nt qu'une pression de polarisation Pp (positive ou nulle par rapport à la pression atmosphérique) agit en sens inverse sur l'élément 34. L'élément 34 porte un picot 34a qui vient en saillie lorsque la pression PS dépasse un seuil déterminé. L'absence de pression résiduelle pour une tension d'entrée nulle garantit le retour vers le bas de l'élément 34 et l'effacement du picot 34a.Un tel dispositif permet de réaliser un lecteur tactile pour aveugle, en associant une pluralité d'organes 33 convenablement agencés, avec un faisceau de conduits arrivant audessous de la matrice d'-organes ainsi constituéepour l'admission de la pression PS vers chaque organe.(la pression de polarisation étant commune aux divers organes)-. The outlet pressure P5 can for example be applied as shown in FIG. 5, to a mechanical member 33 provided with a movable element 34. The pressure P5 is admitted into a chamber situated under the movable element 34 so as to tend to lift the latter, however a polarization pressure Pp (positive or zero with respect to atmospheric pressure) acts in the opposite direction on the element 34. The element 34 carries a pin 34a which projects when the pressure PS exceeds a determined threshold. The absence of residual pressure for a zero input voltage guarantees the return to the bottom of the element 34 and the erasure of the pin 34a. Such a device makes it possible to produce a tactile reader for the blind, by associating a plurality of organs 33 suitably arranged, with a bundle of conduits arriving below the matrix of organs thus constituted for the admission of the pressure PS towards each organ. (the polarization pressure being common to the various organs).

Les exemples de mise en oeuvre décrits ci-après en référence aux figures 6 et 7 ont été obtenus au moyen d'un dispositif conforme à celui des figures 1 à 4, possédant les caractéristiques dimensionnelles suivantes
diamètre intérieur du conduit émetteur 25 et du conduit récepteur 28 : 2 mm
. longueur du conduit récepteur :O;Z.àlm
. diamètre des ouvertures 27a et 31 a
1 mm
distance des plans F et F' contenant ces ouvertures : 1 mm
épaisseur de la plaquette 23 : 0-,6 mm
largeur de ladite plaquette : 1,3 mm
. longueur en.porte à faux de la--lame de quartz : 54 mm
. longueur de la plaquette : 19 mm
épaisseur d la lame de quartz : 0,6 mm
hauteur de la lame de quartz : 1,6 mm
. fréquence de résonance de la lame munie de sa plaquette : environ- 41 hertz.The examples of implementation described below with reference to Figures 6 and 7 were obtained by means of a device conforming to that of Figures 1 to 4, having the following dimensional characteristics
inside diameter of the transmitting duct 25 and of the receiving duct 28: 2 mm
. length of receiving duct: O; Z.àlm
. diameter of openings 27a and 31a
1 mm
distance from planes F and F 'containing these openings: 1 mm
plate thickness 23: 0-, 6 mm
width of said plate: 1.3 mm
. overhang length of the - quartz blade: 54 mm
. insert length: 19 mm
thickness of the quartz blade: 0.6 mm
height of the quartz blade: 1.6 mm
. resonance frequency of the blade fitted with its plate: approximately- 41 hertz.

Ces exemples ont été mis en oeuvre avec une pression d'alimentation A égale à 50 mb (toutes les pressions indiquées-sont des pressions relatives). These examples were implemented with a supply pressure A equal to 50 mb (all the pressures indicated are relative pressures).

Exemple 1 : Convertisseur amplitude/pression
La tension électrique d'entrée est une tension alternative de fréquence constante égale à la fréquence de résonance 41 hz. L'amplitude de cette tension est amenée à varier, en faisant varier sa valeur efficace entre 0 et 15 volts environ.Example 1: Amplitude / pressure converter
The input electrical voltage is an alternating voltage of constant frequency equal to the resonance frequency 41 hz. The amplitude of this voltage is brought to vary, by varying its effective value between 0 and 15 volts approximately.

La pression de sortie P5 est mesurée et la courbe de la figure 6 donne la variation de cette pression en fonction de la valeur efficace de la tension. The outlet pressure P5 is measured and the curve in FIG. 6 gives the variation of this pressure as a function of the effective value of the voltage.

On peut constater que la pression Ps est nulle ou pratiquement nulle jusqu'à une tension efficace de l'ordre de 6 volts et qu'elle crolt alors brusquement à partir de cette valeur, jusqu'à environ 20 mb. Elle croit ensuite lentement jusqu'à 21 mb lorsque la tension augmente. It can be seen that the pressure Ps is zero or practically zero up to an effective voltage of the order of 6 volts and that it then crust abruptly from this value, up to approximately 20 mb. It then slowly increases to 21 mb when the voltage increases.

Le dispositif est donc soumis à un basculement très franc de la pression de sortie entre une valeur nulle et une valeur proche de la valeur maximum lorsque la tension d'excitation dépasse un seuil donné. Un tel fonctionnement se prête à des applications en tout ou rien, en particulier dans le cadre du lecteur tactile évoqué plus haut : le dispositif est ainsi apte à convertir des données électriques bi-naireE en informations tactiles binaires. The device is therefore subjected to a very frank tilting of the outlet pressure between a zero value and a value close to the maximum value when the excitation voltage exceeds a given threshold. Such operation lends itself to all-or-nothing applications, in particular in the context of the touch reader mentioned above: the device is thus able to convert binary electrical data into binary tactile information.

Exemple 2 : Convertisseur fréquence/pression
La tension électrique d'entrée est une tension alternative d'amplitude constante correspondant à 15 volts efficaces. La fréquence de cette tension est amenée à varier entre 37 hertz et 50 hertz environ.Example 2: Frequency / pressure converter
The input electrical voltage is an alternating voltage of constant amplitude corresponding to 15 effective volts. The frequency of this voltage is brought to vary between 37 hertz and 50 hertz approximately.

La courbe de la figure 7 donne la variation dela pression de sortie P5 en fonction de la fréquence. The curve in FIG. 7 gives the variation of the outlet pressure P5 as a function of the frequency.

Cette courbe passe par un maximum pour la fréquence de résonance de la lame et les parties de courbe situées au voisinage et de part et d'autre de ce maximum sont sensiblement linéaires et permettent de réaliser , avec une excellente sensibilité, une conversion fréquence/pression, d'une part, entre 39 et 40 hz, d'autre part, entre 41 et 44 hz. This curve passes through a maximum for the resonance frequency of the blade and the parts of the curve located in the vicinity and on either side of this maximum are substantially linear and make it possible to achieve, with excellent sensitivity, a frequency / pressure conversion. , on the one hand, between 39 and 40 Hz, on the other hand, between 41 and 44 Hz.

Claims

1 / - Method for converting an electrical quantity into a pneumatic or hydraulic quantity, of the type using a pneumatic or hydraulic flow rate passing through at least one opening in order to generate, at a pneumatic or hydraulic outlet, a pneumatic quantity or hydraulic function of said flow, said method being characterized in that it consists in using a transmitting duct (25) provided with a pneumatic or hydraulic supply inlet (26) and a receiving duct (28) provided with a pneumatic or hydraulic outlet (30), these emitting and receiving conduits comprising openings (27a, 31a) - located facing each other so that the .Jet emitted by one - can be at least partially received by the other,

. to asssuJettir-a piezoelectric blade (20) so as to allow a free portion (23) thereof to vibrate around a rest position in a direction (ss) perpendicular to its longitudinal direction (D) and to arrange said blade between the emitting conduit (25) and the receiving conduit (28) so that its free portion (23) is located between the openings (27a, 31a) of these conduits and is capable of vibrating in a direction () contained in a plane approximately parallel to the planes (F, F ') of these openings, a to supply the transmitter conduit (25) by connecting its supply inlet (26) to a pneumatic or hydraulic source, a to apply to the piezoelectric blade ( 20) the electrical quantity to be converted under conditions suitable for causing the free portion of this blade to vibrate with an amplitude which is a function of said quantity, with a view to modulating, as a function of the latter, the flow rate of fluid received by the receiving conduit ( 28),

and taking, at the outlet (30) of the receiving duct, a pneumatic or hydraulic quantity representative at all times of the characteristics of the fluid in said receiving duct and, therefore, of the electrical quantity to be converted.

2 / - A conversion method according to claim 1, in which a piezoelectric blade (20) is used which is arranged to mask the openings (27a, 31a) of the emitter and receiver conduits in its rest position and gradually unmask them in the positions deviating from said rest position so that the flow received by the receiving duct (28) is a direct function of the amplitude of the vibration of the blade.

3 / - Method according to one of claims 1 or 2, for the conversion of an electrical quantity constituted by an alternating voltage, in which a piezoelectric blade (20) is used comprising two conductive electrodes (20a, 20b ) and the AC voltage is applied between said electrodes.

4 / - A conversion method according to claim 3, in which an alternating voltage of constant frequency and variable amplitude is applied between the conductive electrodes (20a, 20b) of the piezoelectric plate in order to deliver a representative pneumatic or hydraulic quantity amplitude variations of said voltage.

5 / - A conversion method according to claim 3, wherein there is applied between the conductive electrodes (20a, 2Ob) of the piezoelectric blade, a voltage of constant amplitude and variable frequency, in order to deliver a representative pneumatic or hydraulic quantity frequency variations of said voltage.

6 / - Method according to one of claims 1 or 2, for the conversion of an electrical quantity constituted by a DC voltage, in which a piezoelectric blade (20) is used comprising two conductive electrodes (20a, 20b ), the DC voltage is treated beforehand to obtain an AC voltage having a frequency close to the resonance frequency of the blade and an amplitude representative of that of the DC voltage, and said AC voltage is applied between the conductive electrodes (20a, 20b) of said blade in order to deliver a pneumatic or hydraulic quantity representative of the DC voltage.

7 / - Method of conversion according to one of the preceding claims, in which the pneumatic or hydraulic outlet variable (s) are applied to a mechanical member (33) provided with a mobile element (34) so as to move said element depending on the pneumatic or hydraulic size (s).

8 / - Converter intended to convert an electrical quantity into a pneumatic or hydraulic quantity by implementing the method according to one of the preceding claims, said converter being characterized in that it comprises

a transmitter duct (25) provided with an opening (27a) and a pneumatic or hydraulic supply inlet (26),

a receiving duct (28) provided with an opening (31a) and a pneumatic or hydraulic outlet (30), said receiving duct being positioned so that its opening is located opposite that of the transmitting duct,

unQ piezoelectric blade (20) passing between the openings (27a, 31a) of the transmitter and receiver ducts and arranged so as to be able to vibrate around a rest position in a direction (), perpendicular to its longitudinal direction (D ) and contained in a plane approximately parallel to the planes (F, F ') of the openings (27a, 31a),

and electrical means (24) associated with said blade to enable it to apply the electrical magnitude to be converted so as to cause said blade to vibrate with an amplitude which is a function of the input electrical magnitude.

- - Converter according to claim 8, characterized in that the piezoelectric blade (20) is provided at its free end with a thin plate (23), the emitter ducts (25) and receiver duct (28) being positioned so that the planes (F, F ') containing their opening are arranged in the immediate vicinity of the opposite faces (23c, 23d) of said wafer.

10 / - Converter according to one of claims 8 or 9, intended to convert an alternating voltage into a pneumatic or hydraulic pressure, in which the blade (20) is a piezoelectric blade comprising at least two conductive electrodes (20a, 20b) located in planes orthogonal to the planes (F, F ') containing the openings (27a, 31a), the above-mentioned electrical means (24) being adapted to apply said alternating voltage between said conductive electrodes of the blade.

11 / - Converter according to one of claims 8 or 9, for converting a DC voltage into a pneumatic or hydraulic pressure, in which the blade (20) is a piezoelectric blade -comportant at least two conductive electrodes (? 0a, 20b ), located in planes orthogonal to the planes (F, F ') containing the openings (27a, 31a), the above-mentioned electrical means (24) comprising a circuit for converting the DC voltage into an AC voltage, arranged to apply said voltage alternative between the conductive electrodes of said blade.

12 / - Converter according to claim 11, wherein the conversion circuit is tuned to deliver an alternating voltage of frequency close to the resonance frequency of the piezoelectric plate.

13 / - Converter according to claim 9, characterized in that the distance between the plane (F, F ') containing an opening (27a or 31a) and the plane containing the corresponding face of the plate (23) is approximately order of a few tenths of a millimeter.

14 / - Converter according to one of the preceding claims, in which the pneumatic or hydraulic outlet (30) of its receiving duct (28) is connected to a mechanical member (33) provided with a movable element (34), so moving said element as a function of the pneumatic or hydraulic output quantity.