Brevet FR2002714A1 — publié le 19691031

05126. 2002714 % ■■ T -1- xi£ présente invention se rapporte à an dispositif ou. agencement pour mesurer une différence de température, qui effectue également une mesure, ordinaire de température et oui ne sure une quantité de chaleur et un effet thermi.-.ue limite. Il s'est 5 avéré souhait ble de disposer d'un agencement présentant ces . possibilités de r-.esiu'o de température dans des milieux immo-biles et en écoulement, tels eue par exemple de l'eau, -le la vapeujrJ fcî^ l'huile, de l'air, etc. et qui donne des résultats exacts sans être d'une fabrication coûteuse, L'invention se 10 rapporte à un tel agencement dont tous les éléments principaux sont composés par des.composants électriques qui le rendent moins volumineux ç>ue des instruments de mesure à éléments mécanique^ utilisés juscu1 à présent et; qui en cutre ne peuvent pas être modifiés comme dans le cas de l'agencement selon 15 l'invention, de sorte que ce dernier peut être utilisé dans des .lT buts différents moyennant des modifications peu importantes. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront dë la description qui va suivre, faite en regard des dessins ennexés et ôonnant à titre explicatif 20 mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins : "la figure- 1 est an schéma synoptique • if un exemple d'agencement selon l'invention pour mesurer une quantité de chaleur UÏX 25 dans» milieu en écoulement ; la figure 2 représente un circuit de mesure de différence de températures contenu dans l'agencement selon la fi- • gure 1 ; et la figure 3 représente un compteur d'effet limite, "le compteur de quantité de chaleur de la figure 1 comporte un circuit de mesure d'une différence de température comprenant des éléments sensibles à la température 1 et 2 oui, dans le cas présent, consistent en des thermomètres à résistance ou résistances thermoélectriques reliées à ios 35 bornes portées aux tensions +U et —U, et un circuit différentiel dans lequel la différence entre les courants traversant les résistances thermométriques 1 et 2 est engendrée. Ce courant de différence, qui est une mesure de la différence de tempé- BAD ORIGINAL 69 05126 ? 20027T4 ratures est appliqué à- un. convertisseur 3 de signaux analogiques en signaux numériques qui transforme le courant de différence en des impulsions dent lr. fréquence est proportionnelle à la différence de ccur?nts. les impulsions à cette fréquence sont 5 appliquées à lu: compteur ^".ectronicue 5 par l'intermédiaire d'une porte 4 ç ■-! laisse passer 1' suite d'impulsion quand- uns impulsion de 4-relecage revient d'une hcrlog-- 7. L'horloge engendre une impulsion 'un- durée de 20 millisecondes chaque fois qu'elle est soumise a une impulsion provenant d'un contact 10 a impulsion disposé dans un velu;,.être 8, qui ferne le contact à impulsions chaque fois au'une certaine quantité" de matière est passée p«.r le volu^-stre. Le compteur électronique 5 additionne les impulsion?: et- agit sur un compteur 6 (compteur d'appels téléphoniques ordinaire) quand le nombre d'impulsions atteint 15 une certaine valeur. Dans un mode d'exécution pratique de l'invention, une différence do 0,1°0. entre les températures des résistances thersométriques 1 et 2 correspond à une impulsion provenant du convertisseur 3. l'agencement de contact contenu dens le 20 volunètre 8 engendre quatre impulsions à chaque tour. Si le . volumètre est un volumètre à eau ordinaire, un tour correspondant à ICC litres, X.OGC litres ou 10.000 litres, selon les dimensions de cet instrument de mesure. Le compteur électronique 5 est disonsionné de i-:-.;on a appliquer une impulsion au comp-25 teur S quand il a reçu 4.000 impulsions à partir de la porte 4. Il s'ensuit que le volumè"re a effectué un tour, c'est-à-dire qu'il a émis qu-cre impulsions par l'intermédiaire de l'horloge 7 vers la porte 4 quand lu différence- de températures était de 100°C. (correspondant à 1.0C0 impulsions). Si l'instrument de 3C mesure est utilisé comme vciumetre e eau chaude, du fait que la chaleur spécifique de l'eau est de 1 kilocalorie/kilogr anime degré celsius, et que son-poids spécifique est de 1 kg/cm^, chaque unit' de rc.cuati.on du eompt:-v.r de mesure correspond à 10.CGC kilocalories sans le cas de l'instrument de mesure 35 ce faible capacité ; à 100.CGC kilocrlories dans le cas de 1 'instrument .le mesure de capacité moyenne ; et à 1 million de kiloce.lories dpns le cas de l'instrument de BAD ORIGINAL 69 05126 -3- 2002714 mesure de la capacité la plus grande. la figure 2 représente un exemple de réalisation de l'instrument de mesure de différence de température ainsi que ses éléments sensibles à la température 1 et 2 et son circuit 5 différentiel. Trois tensions U de même amplitude sont prélevées sur trois enroulements secondaires 13, 14 et 15 d'un transformateur 12 connecté aii réseau. Deux de ces tensions sont appliquées chacune à un élément sélecteur de température et la troisième tension est appliquée au convertisseur 3 de signaux analogiques 10 en signaux numériques, les deux circuits à élément sensible à la température sont identiques, de sorte que l'on n'en décrira qu'un seul, à savoir celui qui contient l'élément 1. l'élément sensible à la température 1, une résistance 16 de 400 ohms, et la jonction base-émetteur d'un transistor 17 du type npn sont connec-15 tés en série avec l'enroulement 13. En parallèle sur cette jonction base-émetteur sont branchés un redresseur de protection 18 dont le sens passant va vers la base du transistor et un condensateur 19 destiné à constituer un court-circuit pour les composantes à haute fréquence. Une combinaison en série d'un 20 redresseur 20 avec un condensateur 21 est connectée en parallèle sur l'enroulement secondaire 13 de telle manière que le point de jonction est relié à la masse et par suite au point correspondant du circuit à élément 2 sensible à la température et aux points reliés à la masse du convertisseur 3. le tran-25 sistor 22 contenu dans l'autre circuit à élément sensible à la température est du type pnp„ les collecteurs des transistors sont reliés directement l'un à l'autre et à la borne d'entrée du convertisseur 3. Pendant les alternances positives de la tension U pro-30 venant des enroulements secondaires 13 et 14, les courants I^/fet Ig circulent respectivement à partir de l'émetteur du transistor 17 et vers l'émetteur du transistor 22. T U - , T U X1 IL + 400 ex 2 ~~ IL + 400 35 ^ où et Rg sont les résistances des deux éléments sensibles à la température 1 et 2. le courant I traversant le conducteur aboutissant au convertisseur 3 est alors : BAD ORIGINAL 69 05126 -4- 2002714 X = TJ ( — _ \ + 400 R2 + 400 Les éléments sensibles à la température 1 et 2 sont des résistances thermométriques "bobinées à enroulement en nickel ayant chacune une résistance de 100 ohms à 0°C. Pour 5 ces enroulements on a, avec une très bonne précision, la formule suivante : R + 400 ~ 0,002 - g dans laquelle R est la résistance exprimée en ohms et t_ est la température exprimée en °C. 10 Si X = 455*170, on obtient une précision de.l % avec les valeurs indiquées dans la gamme de températures comprise entre -40°C. et +180°C. D'après les équations 1 et 2, on obtient la formule suivante : 15 I = | . UCtg-t^, qui montre què la différence de températures est proportionnelle à I et, puisque la fréquence des impulsions dans le convertisseur/est proportionnelle à I , la fréquence est propor-• tionnelle à la différence de temperatures. 20 Outre la mesure de quantités de chaleur, l'instrument de mesure peut aussi être utilisé pour mesurer une différence de températures (ou une température). Il est alors équipé d'un compteur supplémentaire 10 pourvu d'un dispositif de remise à zéro. Etant donné que la fréquence des impulsions provenant du 25 convertisseur 3 est une mesure de la différence de températures (c'est-à-dire une mesure de la température pour un choix approprié de la résistance d'une des résistances thermométriques) on peut supprimer la porte 4 et obtenir dans le compteur électronique une mesure de la température, qui est enregistrée dans 30 le compteur supplémentaire 10. Ceci exige toutefois un certain changement dans le compteur électronique qui peut être justifié BAD ORIGINAL 69 05126 -5- 2002714 dans un dispositif dans lequel seule la température doit être mesurée. Bans un appareil de mesure de quantité de chaleur ce dispositif elst pourvu d'un émetteur d'impulsions 9 qui est connecté en parâllèle sur l'émetteur d'impulsions du volumètre 8. 5 Si cet émetteur d'impulsions 9 est arrangé de façon à transmettre 4.000 impulsions vers la porte 4 par l'intermédiaire de l'horloge 7, chaque impulsion transmise du compteur électronique 5 au compteur 10 correspond à une différence dé température de 0,1°C. Il s'ensuit que quand le compteur 6 destiné à des mesures de cuan-10 tités de chaleur est déconnecté, une présentation numérique de la température régnante (différence de températures) est donnée avec une précision de 0,1°C. dans le compteur de mesure 10. Des mesures moins précises peuvent être faites avec une précision de 1°C. quand 400 impulsions sont transmises à partir de l'émetteur 15 d'impulsions 9. Une telle mesure de la température dan appareil de mesure de quantité de chaleur donne aussi une mesure du fonctionnement correct de l'instrument de mesure. à permettre une mesure de consommation au-dessus d'un certain ef-20 fet limite, cette consommation étant enregistrée dans un compteur 11. On peut réaliser ceci de deux manières. L'une d'elles est basée sur le fait qu'un certain effet limite peut être déterminé par le temps pendant lequel un certain nombre d'impulsions sont comptées dans un dispositif 23 qui envoie vers le compteur les impulsions 25 comptées dont le nombre dépasse le nombre précédent, avant que l'intervalle de temps en question soit révolu. Ceci peut être exécuté au moyen de moyens connus en soi comprenant par exemple une horloge et une chaîne de relais ou au moyen de circuits à transistors. 30 L'autre procédé pour mesurer la consommation en excès est décrit en référence à la figure 3. Pour chaque, impulsion provenant du volumètre 8, un certain nombre d'impulsions arrivent au compteur 5, ce nombre correspondant à la consommation en énergie après 1'impulsion de mesure précédente. Si un long in-35 tervalle de temps s'est écoulé, de nombreuses impulsions peuvent être transmises sans que l'effet moyen dépasse une certaine limite tandis qu'un petit nombre d'impulsions seulement peuvent être transmises si l'intervalle de temps est court. Si on désigne par T On peut modifier l'agencement selon l'invention de façon BAD ORIGINAL 69 05126 _6_ 2002714 l'intervalle de temps écoulé depuis l'impulsion de mesure précédente, par P l'effet limite et l'effet obtenu par E, la consommation en excès est obtenue comme suit : Ee = E - T . P 5 la partie inférieure de la figure 3 est constituée de la même manière que la figure 1 et comporte les mêmes numéros de référence. L'agencement qui indique la consommation" en excès possible est connectée après la porte 4. Il comprend un oscillateur 24 ayant une fréquence proportionnelle à l'effet limite. 10 II est connecté un compteur de comptage et de décomptage 25 qui commence par la valeur zéro après l'impulsion précédente du volumètre. Quand l'impulsion suivante, arrive, le compteur à augmenté son compte d'une valeur proportionnelle à la valeur T.P. Les impulsions qui, après cela, traversent la porte 4, font 15 fonctionner le compteur à rebours dans le sens du décomptage. Quand la valeur zéro est obtenue, une porte 26 s'ouvre et transmet les impulsions restantes à un compteur électronique 27 lequel agit sur 1'instrument 11 de mesure de consommation en excès. Le compteur 25 est ramené à "zéro" par l'intermédiaire du 20 conducteur 29. Il va de soi que la présente invention a été décrite à titre illustratif et non limitatif, et qu'on pourra lui apporter diverses variantes sans sortir de son cadre. BAD ORIGINAL 69 05126 _7_ 2002714 EEYEMDIGATIOIjfS 1 - Agencement pour mesurer une différence de température ou une quantité de chaleur dans un fluide en mouvement comprenant un instrument indicateur des différences de température com- 5 portant au moins un élément sensible à la température, cet agencement étant caractérisé en ce qu'il comprend un circuit différentiel comportant deux circuits partiels arrangés de façon à coopérer pour produire à une sortie commune un courant qui. est la différence entre les courants traversant les deux circuits partiels 10 arrangés de façon à coopérer pour produire à une sortie commune un courant qui est la différence entre les courants traversant les deux circuits partiels et qui constitue une mesure de la différence de température, un convertisseur de signaux analogiques en signaux numériques arrangé de façon à transformer le courant de 15 différence produit à la sortie commune du circuit différentiel en de impulsions dont la fréquence est proportionnelle à ce courant et qui sont appliquées à un compteur électronique d'impulsions. 2 - Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une porte (4) qui est arrangée de façon à don- 20 ner une mesure de la différence de températures en fonction d'impulsions de déblocage provenant d'un émetteur d'impulsions spécial (7, 8 et 9). 3 - Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'émetteur spécial d'impulsions comprend un volumètre (8) qui est 25 arrangé de façon à engendrer une impulsion chaque fois qu'une certaine _quantité de matière a traversé ce volumètre. 4 - Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le volumètre (8) est connecté à une horloge (7) qui est arrangée de façon à appliquer une impulsion d'une certaine durée 30 au conditionneur (4) lors de chaque impulsion provenant du volumètre (8). 5 - Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'émetteur d'impulsions spécial comprend une horloge synchrone (9). 35 6*. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit différentiel comprend deux transistors (17, 22) qui sont connectés séparément à des bornes portées à des tensions (U) de la même valeur que la tension qui est appliquée au conver- t BAD ORIGINAL 69 05126 2002714 tisseur de signaux analogiques en signaux numériques (3). 7 - Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le compteur d'impulsions (5) est connecté à un compteur ^additionneur (11) par l'intermédiaire d'un organe (23) dans lequel 5 un certain effet limite est déterminé:!par l'intervalle de temps pendant lequel un nombre donné d'impulsions y sont comptées, et cet organe envoie les impulsions comptées dont le nombre dépasse ledit nombr^&onné, et avant que l'intervalle de temps se soit écoulé, vers le compteur additionneur (il). 10 8 - Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur à impulsions (24) dont la fréquence correspond à un certain effet limite, un compteur électronique de comptage et de décomptage (25) ayant trois entrées, et une sortie, un conditionneur indicateur d'une consommation 15 excessive (26) qui applique des impulsions indicatrices de consommation excessive (26) qui applique des impulsions indicatrices de consommation excessive par 1 ' intemédiaire d'un compteur électronique (27) à un compteur additionneur (11) de telle sorte que le compteur de comptage et de décomptage (25) soustrait la 20 somme des impulsions provenant de la porte (4) contenue-dans la partie d'intégration de température de la somme des impulsions provenant de l'oscillateur à impulsions (24) pendant l'intervalle de temps s'écoulant entre deux impulsions provenant du volumètre (8), et transfère le resta des impulsions à la porte 25 indicatrice d'une consommation excessive (26) qui est débloquée quand les sommes sont égales. 30 BAD ORIGINAL.