Cours d'Automatismes 1er Année Chapitre N° II

User

Description

• cours - matière potentielle : sur les automatismes

Cours sur les Automatismes et l'Automatisation, Professeur M. TAHIRI, ENIM - Rabat (Maroc) page : 11 II SYSTEMES ET TECHNOLOGIE DE COMMANDE CABLEE Les automatismes industriels à base de la logique câblée ont connu une expansion importante ces derniers temps du fait du progrès considérable de la recherche scientifique qui a débouché sur des technologies et méthodes de conception nouvelles. Les dispositifs de commande, qui à l'origine, étaient tous mécaniques, puis électromécaniques, furent remplacés par des systèmes électroniques et la technologie de commande se perfectionne : les circuits deviennent plus petits, plus performants, donc capables d'effectuer des opérations de plus en plus complexes.

• base de la logique câblée
• transistor transistor
• convention liant le symbole
• technologie de commande cablee
• table de vérité correspondant
• dispositifs de commande
• système logique
• systèmes logiques
• circuits
• circuit
• logique
• logiques
• variables
• variable

Sujets

• cours

Informations

• Publié par: ofti0
• Nombre de lectures: 816
• Langue: Français

Extrait

II SYSTEMES ET TECHNOLOGIE DE COMMANDE CABLEE

Les automatismes industriels à base de la logique câblée ont connu une expansion importante ces
derniers temps du fait du progrès considérable de la recherche scientifique qui a débouché sur des
technologies et méthodes de conception nouvelles. Les dispositifs de commande, qui à l’origine,
étaient tous mécaniques, puis électromécaniques, furent remplacés par des systèmes électroniques et
la technologie de commande se perfectionne : les circuits deviennent plus petits, plus performants,
donc capables d’effectuer des opérations de plus en plus complexes. Les concepteurs de systèmes
de commande automatisés à base de la logique câblée nécessitent des connaissances comportant
plusieurs volets, par exemple :

Des éléments de l’algèbre de Boole. La pratique montre qu’un bagage restreint suffit car pour
concevoir des systèmes logiques ‘modestes’, nul besoin de mathématiques sophistiquées.

Des bases en électronique analogique en générale et numérique en particulier. Il s’agit de
comprendre certains termes utilisés dans les techniques digitales comme les bases de
numération, de codage, etc.

Des notions sur l’utilisation et la pratique des circuits intégrés. Il faut être conscient que les
composants choisis possèdent des aspects technologiques, électriques et surtout temporels que
l’on ne doit pas négliger sous peine de leur causer des dégâts.

Dans cette deuxième partie, nous allons présenter certaines notions de base de l’algèbre de Boole,
puis les systèmes logiques combinatoires et séquentiels ainsi que des précisions et des exemples de
mise en application sur l’utilisation et la pratique des circuits intégrés.



1° Foncions et circuits logiques combinatoires

1.1 Notion Fondamentales de l’algèbre de Boole

L’algèbre de Boole a été définie vers 1854 par le scientifique anglais George Boole (1815 -1864). Il
travaillait sur l’étude mathématique et formelle des opérations de la pensée. Citons pour être concret
un exemple de raisonnement sur lequel est basée cette théorie.

Exemple : Soit « a » et « b » deux attributs affectés respectivement à « appareil fiable » et
« appareil précis ». Nous pouvons désigner par :

a + b appareil fiable ou précis

a . b fiable et précis

Il s’agit essentiellement de traduire n’importe quel raisonnement logique par une algèbre ayant ses
fonctions, ses variables, ses propres règles de calcul. Presque un siècle plus tard, en 1938, le
mathématicien américain Claude Elwood Shannon a appliqué cette algèbre pour analyser les
circuits de commutation (utilisés notamment dans les systèmes de communication). Pour ces
circuits, un courant passe ou ne passe pas.

Toute la technologie des systèmes logiques repose sur cette analyse dont il est indispensable de
comprendre les fondements mathématiques. Une variable logique ou Booléenne, sera par
définition toute quantité susceptible de prendre deux états distincts et exclusifs qui sont : vrai ou
faux (on parle alors de la notion d’état qui est la manière d’être des choses). Et pour des raisons de


Cours sur les Automatismes et l’Automatisation, Professeur M. TAHIRI, ENIM - Rabat (Maroc) page : 11
symbolisation, on associe par convention à l’état vrai, le symbole « 1 » et à l’état faux le symbole
« 0 ».

Exemple

Une lampe « L » est soit allumée ( L = 1 ), soit éteinte ( L = 0 ).

Une Vanne « V » est soit ouverte ( V = 1 ), soit fermée ( V = 0 ).

Un relais « R » est soit à l’état repos ( R = 0 : Relais non excité ), soit excité ( R = 1 ).

Evidemment, ce qui vient d’être mentionné plus haut n’est qu’une convention car on peut travailler
avec les mêmes symboles qui signifient l’inverse, c’est-à-dire : à l’état vrai, ou associe le « 0 » et à
l’état faux, on associe le « 1 ».

A cet effet, les spécialistes du domaine proposent que la convention liant le symbole « 1 » à une
proposition vraie et le symbole « 0 » à une proposition fausse sera appelée logique positive.
D’autres part, la convention liant le symbole « 1 » à une proposition fausse et le symbole « 0 » à
une proposition vraie sera appelées logique négative. Dans ce polycopié, il sera toujours fait
référence à la convention positive sauf dans le cas ou nous préciserons que nous travaillons en
logique négative.

N.B. Pour les exemples choisis ci-dessus, nous avons affecté à chaque variable logique deux
valeurs différentes (0 ou 1). Rien ne nous empêche de prendre pour certains cas les états
suivants :

Oui et Non,

Ouvert et fermé,

Haut et Bas,

Présent et absent,

Etc.



1.2 Définition et étude des systèmes combinatoires

Un système Combinatoire / ‘Logique’ / ‘Booléen’ est un dans lequel l’état de la (ou des) sortie(s) ne
dépend(ent) que l’état de l’entrée (ou des entrées en amont, et non du temps et des états antérieurs.
L’ouverture d’une porte à code, par exemple, n’est possible que si on arrive à la bonne
combinaison. Le problème est indépendant du temps et de l’ordre dans lequel on arrive à la
solution.



Figure 7 : Schéma Synoptique d’un Système Logique / Combinatoire / Booléen

Les entrées et les sorties d’un tel circuit sont représentées physiquement par un signal digital de
nature électrique dans lequel on fait correspondre à chacun des états logiques « 0 » ou « 1 », une


Cours sur les Automatismes et l’Automatisation, Professeur M. TAHIRI, ENIM - Rabat (Maroc) page : 12
tension. La tension appartenant à l’intervalle plus haut correspond à l’état bas. L’état haut et l’état
bas d’un circuit ne correspondent pas à deux tensions précises mais à une plage de valeurs possibles
de la tension du signal. Ces plages dépendent de la technologie employée pour la réalisation des
circuits (voir représentations suivantes) :



Figure 8 : Plage de Tensions correspondant respectivement à la Logique TTL et CMOS

Pour la technologie T.T.L (Transistor Transistor Logic), le « 0 » logique sera affecté à toute tension
comprise entre 0V et 0.8V et le « 1 » logique sera affecté à toute tension comprise entre 2.4V et 5V.
Toutefois, pour la technologie CMOS (Complementary Metal Oxyd Silisium), on a :

« 0 » Tension tel que : 0V < Tension < 1.5 V

« 1 » Tension tel que : 3.5V < Tension < 5 V

Un système combinatoire est clairement défini lorsque l’on a précisé le nombre des entrées, le
nombre des sorties et la relation liant chaque sortie aux entrées. On utilise généralement pour cela
une table de vérité dans laquelle les entrées et les sorties sont exprimées par des variables
booléennes. Si les fonctions correspondant sont complexes, on les simplifie (par l’une des trois
méthodes que nous allons présenter par la suite) ; Le circuit est ensuite schématisé à partir des
opérateurs de base, qui représentent les foncions logiques à partir desquelles il est possible de
construire, en les assemblant, tout système combinatoire complexe. Nous verrons plus loin
comment c’est réaliser physiquement.



1.2.1 Notion de fonction logique et table de vérité

Lorsque l’état d’une grandeur physique est lié à une seule (ou à plusieurs) variable(s) booléenne(s),
cette grandeur porte le nom de fonction logique de cette (ou de ces) variable(s). Par exemple, sur la
figure ci-dessous, on associe à l’interrupteur la variable « k », car cette variable est active à l’état
« 1 » : c'est-à-dire lorsqu’on ferme l’interrupteur ( k = 1 ), cela permet le passage du courant issu de
la pile et la lampe « L » s’allume ( L = 1 ). D’autre part, la lampe est éteinte ( L = 0 ) lorsque « k »
est ouvert ( k = 0 ). Pour cet exemple, nous pouvons appeler également « k » variable d’entrée et
« L » variable de sortie ou récepteur.