Brevet FR2017248A1 — publié le 19700522

L'invention se rapporte aux ponts en courant anternatif-poup iS mesure des impédances. Pour la mesure des impédances (résistances ou réactances) on utilise souvent un pont à quatre branches dans lequel deux branches adjacentes comprennent des sources synchronisées de tension alternative dont le rapport est réglable mais pratiquement indépendant de l'impédance des deux autres branches. La troisième branche est formée par une réactance ou une résistance étalon et la quatrième par deux bornes auxquelles sont connectées la réactance ou résis- tance à mesurer. Une branche de détection, connectée entre le point de jonctn des deux premières branches et celui des troisième et quatrième branches, four nit un signal de sortie à un détecteur synchrone, de façon à détecter l'équilibre du pont. L'impédance de la branche de détection est nettement inférieure à celle de la troisième branche ainsi qutà aselle de la quatrième branche aux fréquences d'utilisation du pont. Le brevet anglais No. 1.160.834 accordé à la demanderesse décrit un tel circuit et suggère que l'impédance de la branche dé détection ait une valeur inférieure au huitième de l'impédance qui serait obtenue en connectant en parallèle les troisième et quatrième branches, les impédances à considérer étant les plus faibles susceptibles d'8tre rencontrées. Or, on a trouvé qu'il était, en pratique, très difficile de réaliser une branche de détection dont l'impédance soit suffisamment faible pour obtenir un degré de précision correct sans compenser le paramètre le plus faible de l'impédance à -mesurer. Selon l'invention, un pont de mesure du type dans lequel la branche de détection fournit un signal de sortie à un premier et à un second détecteurs synchrones adaptés à détecter une première et une deuxième composantes du courant passant dans la branche de détection, lesdites première. et deuxième composantes étant respectivement fonction du paramètre principal et du paramètre en quadrature de la réactance ou résistance à mesurer, est caractérisé en ce que d'une part ledit premier détecteur commande un dispositif de réglage automatique agissant sur le rapport des tensions alternatives de façon à annuler ladite première composante et d'autre part ledit second détecteur commande l'application d'un courant d'amplitude variable à ladite branche de détection de façon à annuler ladite deuxième composante. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ail- leurs mieux de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma simplifié d'un pont de mesure de type connu, et - la figure 2 est un pont de mesure selon l'invention adapté à la resure des capacités. Sur la figure 1 est représenté un pont de type connu pour la mesure des capacités X et X sont respectivement les réactances étalon et inconnue, s x R la résistance de fuite de condensateur à mesurer, Rg la résistance de la branche de détection et p le rapport dès deux tensions d'alimentation choisi de façon à annuler le courant i3 dans la branche de détection. On démontre que ss comprend une partie réelle et une partie imaginaire; cette dernière étant proportionnelle au courant du condensateur et déterminant la valeur de n nécessaire pour sue i, égale i. La partie imaginaire de i3 est donnée par l'expression : dans laquelle m = Xs/Xx, l'expression comportant l'élément résiduel ou impureté R. On cherche la valeur de R permettant d'obtenir une précision de 10-4 sur la mesure de Xx lorsque R a sa valeur minimale. En égalant à zéro la partie immaginaire, c'est-à-dire en annulant la composante en quadrature de i3, on obtient (Rg + R)(m - n) = Rg (m+1) d'où : R = R m - n g n+1 On peut prendre, comme cas'le plus défåvorable, R = 150 ohms, correspondant à un condensateur de 10 mfd avec un facteur de puissance de 0,1, la mesure étant faite à 1 kHz. la valeur de X5,est de 0,1 mfd et, par consé- quent m = 100 et la valeur théorique de n est 100. Si l'erreur sur nV est de 10-4, n n est alors égal à 99,99. Ce qui donne 150 x 0,01 Rg = ohm = 15 milliohms. 100,99 On voit que cette valeur est excessivement faible, l'amplificateur 65 (figure 2) de la branche de détection devant avoir une résistance nettement plus élevée, par exemple 1,5 ohm, pour des raisons de stabilité. Une telle résistance introduit alors une erreur de 1 sur la mesure effectuée à une fréquence de 1 kHz d'un condensateur de 10 mfd ayant un facteur de puissance de 0,1. La figure 2 représente un pont de mesure selon l'invention également utilisé pour la mesure des capacités. Comme décrit dans le brevet anglais mentionné précédemment, un circuit de commande 49 est relié à un ensemble de commutation 43a comprenant des transformateurs à enroulements multiples. L'ensemble 43a fournit sur une borne 35 une tension de sortie -V/A et sur une borne 55 une tension de sortie k V/B, le rapport k étant automatiquement choisi de façon à annuler la composante en quadrature du courant passant dans la branche de détection du pont. Cette composante est détectée par un dés acteur synchrone 67, en quadrature de phase, relié au circuit de commande 49 par l'intermédiaire d'un discriminateur de niveau 71. Les deux premières branches du pont sont connectées entre la masse et la borne 35 d'une part, et entre la masse et la borne 55 d'autre part. La troisième branche est constituée par l'un ou l'autre de déux condensateurs étalons S1 et S2, sélectionnés par un inverseur 57. La quatrième branche comporte des bornes 59 pour le branchement du condensateur inconnu X. La branche de détection du pont est connectée entre la jonction 63 des troisième et quatrième branches et la jonction 61 des deux premières branches, qui est à la masse. La branche de détection comprend un amplificateur 65, de résistance d'entrée Rg, dont la sortie est appliquée au détecteur synchrone en quadrature de phase 67, ainsi qu'à un autre détecteur synchrone 69 en phase. Le signal de sortie du détecteur 69 est appliqué à un instrument de mesure 77 qui indique l'amplitude de ce signal. Dans l'appareil décrit dans le brevet anglais cité précédemment, la composante réactive de X étant com- pensée par l'action automatique du circuit de commande 49, on mesure la composante résistive, ou le facteur de puissance, en réglant l'amplitude d'un courant en phase appliqué à l'amplificateur 65 par l'intermédiaire d'une résistance 73, jusqu a ce que l'instrument de mesure 77 indique un minimum. Ce courant est réglé manuellement au moyen d'un potentiomètre 75 connecté entre la borne 55 et la masse. Dans l'appareil représenté sur la figure 2, on réalise, pendant la mesure, un réglage automatique du courant en phase. Pour ce faire, un inverseur 100, dont la position est indiquée sur la figure, connecte la résistance 73 à la sortie d'un amplificateur 101. L'entrée de l'amplificateur 101 est reliée à un modulateur 102 qui module l'amplitude de la tension kV/B en fonction du signal de sortie du détecteur 69, amplifié par un amplificateur 103. Une boucle d'asservissement est ainsi constituée, qui a pour effet de réduire à son minimum le signal de sortie du détecteur 69 compensant ainsi le courant en phase de la branche de détection. Ce perfectionnement augmente considérablement la précision de la mesure effectuée de façon usuelle par 1 'intermé- diaire des circuits 49 et 43a et affichée sur un indicateur 47. Le modulateur 102 peut avoir une forme simple. Sur la figure 2 par exemple, le modulateur 102 comprend une lampe 104 dont l'illumination dépend du signal de sortie de l'amplificateur 103. La lampe éclaire une photo-résistance 105 branchée en série avec une résistance fixe 106 entre la borne 55 et la masse. Le point commun des résistances 105 et 106 est relié à 11 entrée de l'amplificateur 101. L'inverseur 100 peut être à commande manuelle permettant de connecter le potentiomètre 75 après la mesure principale afin de mesurer le facteur de puissance. L'inverseur peut aussi être équipé d'une commande automatique qui le fait basculer dans la position représentée, au début de chaque mesure, et le fait basculer dans l'autre position après un intervalle de temps suffisant pour que la première mesure soit terminée. On peut aussi utiliser l'appareil pour des mesures automatiques de pertes de puissance, en branchant par exemple un instrument de mesure convenable à la sortie de l'amplificateur 101. Le schéma de la figure 2 peut être modifié très simplement pour adapter le pont à des mesures d' inductance et de résistance avec compensation automatique du paramètre le plus faible. Si, par exemple, le paramètre principal à mesurer est une résistance, le modulateur 102 sera commandé par le détecteur synchrone en quadrature de phase et enverra du courant dans un condensateur remplaçant la résistance. REVENDICAtIONS 1. Pont de mesure en courant alternatif du type dans lequel deux branches adjacentes sont constituées par deux sources synchronisées de tensions alternatives, le rapport desdites tensions étant réglable mais sensiblement indépendant de l'impédance des autres branches, la troisième et la quatrième branches étant constituées respectivement par une réactance ou une résistan ce étalon et par une réactance ou une résistance à mesurer, une branche de détection connectée entre le point de Jonction des deux premières branches et celui des troisième et quatrième branches fournissant un signal de sortie à un premier et à un second détecteurs synchrones adaptés à détecter la première et la seconde composantes du courant passant dans la branche de détection, lesdites composantes étant respectivement fonction du paramètre principal et du paramètre en quadrature de la réactance ou résistance à mesurer, ledit premier détecteur étant relié à un circuit de commande qui règle le rapport desdites tensions de façon à annuler ladite première com posante, caractérisé-en ce que ledit second détecteur commande l'amplitude d'un courant opposé à ladite seconde composante et appliqué à ladite branche de détection, de façon à annuler ladite seconde composante. 2. Pont de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de sortie dudit second détecteur est appliqué après amplification à un modulateur d'amplitude dudit courant d'opposition. 3. Pont de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit courant d'opposition est fournit par un circuit diviseur de tension connecté en parallèle aux bornes d'une desdites sources. 4. Pont de mesure selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit modulateur comporte une lampe dont l'illumination est fonction du signal de sortie dudit second détecteur, ladite lampe éclairant une photo-résistan ce dont la valeur détermine l'amplitude dudit courant dtopposition. 5. Pont de mesure selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite troisième branche est constituée par une réactance étalon, le premier et le second détecteurs sont respectivement en quadrature et en phase, et ledit courant d'opposition est appliqué à ladite branche de détection par l'intermédiaire d'une résistance. 6. Pont de mesure selon une des revendications 1 à 5, caractéricé en ce inverseur permet de connester à ladite branche de détection soit le cir- cuit donnant ledit courant d'oppositice soit un potentiomètre usuel à commande manuelle.