Brevet FR2013413A1 — publié le 19700403

La présente invention concerne un eontact à lames vibrantes oscillant par auto-interruption, ainsi que ses applications dans des dispositifs de mesure. L'invention utilise la propriété connue d'un contact à lames vibrantes (appelé également ?'contact Reed") suivant laquelle les lames établissent le contact lorsqu'elles sont sous lteffet d'un champ magnétique, et interrompent c;e contact lorsque l'intensité du champ magnétique diminue.Ces contacts à lames vibrantes sont commutés, Jusqu'à présent, par le champ magnétique produit par une bobine parcourue par un -courant électrique ou par le champ de dispersion d'un aimant permanent. I1 est également connu de produire une aimantation préalable d'un contait à lames vibrantes, commuté par le champ d'une bobine inductrice, au moyen d'un aimant permanent disposé fixe, ceci afin de déplacer le point de commu- tation ou afin de transformer le contact de travail en un contact de repos par le fait que le champ de l'aimant permanent s'oppose au champ de la bobine. I1 existe, entre l'intensité de champs provoquant l'enclenchement et l'intensité de champs provoquant le déclenchement un intervalle dans lequel le contact à lames vibrantes peut être fermé ou ouvert, suivant le sens du changement précédent du champ magnétique de sorte que la position du contact dans cet intervalle ne dépendue pas directement et uniquement de l'intensité du champ magnétique, et qu'une mesure du champ magnétique au moyen dtun contact à lames vibrantes n'est pas possible. Le but de l'invention est de mesurer un champ magnétique de manière univoque à l'aide d'un contact à lames vibrantes. Selon l'une de ses caractéristiques, un contact à lames vibrantes est disposé à proximité d'une bobine inductrice et couplé avec elle de manière à engendrer une oscillation par auto-interruption. La valeur moyenne du courant électrique passant par la bobine inductrice est alors uniquement fonction de l'intensité du champ magnétique dans lequel se trouve le contact à lames vibrantes, et cette valeur moyenne est proportionnelle à cette intensité dans une zone déterminée. L'invention concerne en outre l'applicationdrn contact à lames vibrantes dans un appareil de mesure d'intensités de champ magnétique, et de grandeurs mécaniques pouvant provoquer un chaa- gement d'un champ magnétique. Une telle grandeur est par exemple, l'épaisseur de couches non magnétiques disposées sur des supports -en fer, la distance entre une pièce en fer et l'appareil de mesure, la distance entre l'appareil de mesure et un aimant permanent ou la position d'un aimant permanent rotatif par rapport à l'appareil de -mesure. Le contact à lames vibrantes peut être incorporé dans un appareil de mesure de grandeurs magnétiques et mécaniques comportant un système magnétique qui est sous lteffet de la grandeur devant être mesurée Une telle application du contact à lames mesurée vibrantes est caractérisée par le fait que la grandeur devant etre/ est indiquée et mesurée au moyen d'un contact à lames vibrantes commandé par un enroulement électrique et disposé dans le champ du système magnétique se trouvant sous l'effet de la grandeur devant être mesurée. L'intensité du courant électrique parcourant l'enrou- lement du-contact à lames vibrantes est dans ce cas utilisée, d'une part pour le réglage. du point de travail et, d'autre part, comme mesure pour la grandeur devant .gtre mesurée. D'autres caracteristiques et avantages de l1invention seront mieux .compr.is à laide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexes sur lesquels - la figure l est un schéma montrant le branchement d'un -contact à las vibrantes selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma montrant un autre branche ment,-selon l'invention, dtun contact à lames vibrantes ;; - la figure 5 est une représentation schématique de l'application d'un contact à lames vibrantes dans un dispositif de mesure de l'épaisseur d une couche de matière non magnétique - la figure 4 est une représentation schématique d'une autre application d'un contact à lames vibrantes dans un dispositif de mesure de l'épaisseur d'une couche de matière non magnétique - la figure 5 est également une représentation schématique d'une application d'un contact à lames vibrantes dans un dispositif de mesure de l'épaisseur dune couche de matière non magnétique;; A la figure X, un. contact à lames vibrantes 1 se trouve sous l'effet. d'une bobine inductrice 2 (qui est avantageusement disposée autour. du contact mais qui est dessinée à cotéde celui ci. 3 désigne une source de courant. électrique, 4 un condensateur, 5 une résistance de charge et 6 un appareil de mesure de l'inten- sité du courant (par exemple un instrument à bobine mobile). Le contact 1 à lames vibrantes se ferme lorsqutil est sous l'effet d'un champ magnétique de sorte que la source de courant 3 commence à charger le condensateur 4 à travers la résistance 5.Un courant circule alors également par la bobine inductrice 2 et l'intensité de ce courant augmente au fur et à mesure que la tension aux bornes du condensateur 4 croit. La bobine inductrice 2 est branchée de manière-que son champ magnétique s'oppose au champ à mesurer, agissant sur. le contact 1, de sorte que ce dernier est ouvert lorsque 11 intensité dans la bobine inductrice atteint une valeur suffisamment élevée ; le courant est alors interrompu. Le condensateur se décharge ensuite jusqu'à ce que le contact à lames vibrantes se ferme de nouveau et un nouveau cycle commence.Les oscillations ainsi produites se reflètent par un courant en forme de dents de scie dans l'instrument de mesure 6 qui indique la valeur moyenne de ce courant, qui est une mesure de l'intensité du champ magnétique devant être mesurée. Un changement du champ magnétique entratne non seulement un changement de ltintensité du courant électrique passant par la bobine inductrice, mais également un changement de la fréquence des commutations si bien que cette fréquence peut également être utilisée pour déterminer le champ magnétique devant être mesuré. Ceci peut être réalisé par voie électrique, par exemple en branchant l'enroulement primaire d'un transformateur entre la source de courant électrique et la résistance de charge, l'enroulement secondaire de ce transformateur fournissant une tension alternative indiquée par un appareil de mesure. On peut cependant prévoir également une signalisation sonore en branchant entre la source de courant électrique et la résistance de charge un haut-parleur dont la tonalité varie en fonction de l'intensité du champ magnétique mesuré. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, voir figure 2, la bobine inductrice 7 est montée parallèlement au contact 8 à lames vibrantes disposé à proximité de la bobine de sorte .que cette dernière soit court-circuitée lorsque l'intensité du champ magnétique atteint une valeur prédéterminée. La source de. courant 9 charge le condensateur 11 à travers une résistance 10. L'instrument 1? indique la valeur moyenne de l'intensité du cou- rant électrique passant par la bobine inductrice. ta tension aux bornes du condensateur monte de nouveau lorsque le contact 8 est ouvert, si bien que 1'intensité du courant électrique passant par la bobine inductrice 7 croît également, jusqu'à ce que le champ magnétique produit par la bobine suffise pour rétablir le court- circuit. Le courant électrique devant passer par la bobine indue- trice pour produire ltoseillation du contact 8 est plus ou moins important en cas de présence d'un champ magnétique extérieur.La valeur moyenne de l'intensité du courant électrique passant par 4 bobine inductrice dépend directement de l'intensité d'un tel champ magnétique extérieur, dans lequel se trouve le contact à lames vibrantes ; cette valeur moyenne est proportionnelle à l'intensité du champ, dans une zone déterminée. Comme dans le-montage représenté à la figure 1, la fréquence de l'oscillation dépend, dans ce cas également, de l'intrsn- sité du champ magnétique et elle peut être utilisée de manière con- nue à des fins d'indication, de mesure et de réglage. Lorsque le champ magnétique.extérieur agissant sur un contact à lames vibrantes fonctionnant selon l'invention est main- tenu constant, la valeur moyenne de l'intensité du courant électro que passant par la bobine inductrice reste également constante, même en cas de variation de la tension de la source de courant électrique, de la température, etc. Le montage selon l'invention peut par conséquent être utilisé également pour le maint en d'un courant électrique à une valeur constante, ce qui peut être réalisé dune manière simple en prévoyant un champ magnétique réglable. La figure 7 montre un exemple d'application d'un contant à lames vibrantes monté selon l'invention. Un aimant permanent en forme d'une barre 1, présente des pales N et S, ainsi que des pièces polaires 2 en fer doux, entre lesquelles est disposé le contact 3 à lames vibrantes. -Ce contact est entouré par un enrou- lement 4 qui est alimenté par une source de courant électriqu t à travers une résistance réglable 6.L'intensité. est mesurée par l'instrument 7e L'ouverture ou la fermeture du contact 3 est indi- quée par la lampe 8 qui est montée en série avec le. contact et la source de courant Lorsque ce dispositif selon 1'invention est utilisé, par exemple pour mesurer lépaisseur-d d'une couche d'une matière non magnétique disposée sur un support 10 en fer,une partie Il du flux magnétique est déviée par -ce support, de sorte que le flux magnétique 12, passant par le contact à la. -. vibrantes, est diminué en conséquence ; l'intensité du courant électrique nécessaire pour la commutation du contact, et passant par l'enroulement 4 est donc modifiée, si bien que cette intensité est une mesure pour l'épaisseur d de la couche de matière non magnétique. On obtient une indication de 1 t intensité néeessáire pour la commutation du contact par le réglage de la résistance 6 Jusqu'à l'allumage ou l'extinction de la lampe de signalisation 8 ; ce réglage peut être effectuE manuellement, mais également à l'aide d'une résistance commandée par un moteur en utilisant la fermeture ou l'ouverture du contact à lames vibrantes.On peut également régler l'intensité du courant électrique à une valeur rixes conrormément à une épaisseur de couche prédéterminée, de sorte que l'appareil peut ensuite indiquer si oui ou non ltépais- seur réglée est dépassée. L'exemple de réalisation suivant la figure 4 comporte deux systèmes magnétiques analogues à celui de la figure 3. Ces systèmes sont agencés symétriquement, de sorte que le flux des deux aimants permanents 13 et 14 passent par le circuit 15 indiqué en traits interrompus, les pièces polaires 16, 17, 18 et 19 en fer doux et les entretoises non magnétiques 20, 2f, tant qu'une partie du flux magnétique de l'aimant 14 ne peut pas passer par un autre circuit. Un tel circuit est formé, par exemple par l'approche d'une pièce en fer 22. A l'état d'équilibre, le, contact 23 se trouve dans une zone exempte de champ magnétique et il est par conséquent ouvert, de sorte que le circuit électrique passant par la lampe de signalisation 24 et la source d'alimentation 25 est interrompu.Une partie du flux de l'aimant 14 passe par la pièce en fer 22 lorsque celle-ci est approchée du système magnétique Jusqu'à une distance déterminée d , ce qui & pour résultat que le champ de 1aimant 13, dans la zone oe trouve le contact 23, ntest plus compensé et que ce contact réagit, ce qui est indiqué par l'allumage de la lampe de signalisation 24. La compensation du champ magnétique dans la zone où se trouve le contact à lames vibrantes est rétablie par un courant électrique provenant de la source 27, passant par l'enroulement 26 et pouvant être réglée par la résistance 28 à une valeur qui est mesurée par l'instrument 29 ; l'intensité du courant nécessaire à cet effet est une mesure de la distance d à mesurer, entre le système magnétique et le support 22 en fer. L'appareil illustré à la figure 4 peut être branché de manière particulièrement avantageuse suivant le schéma de la figure 1. En cas de perturbation de l'état d'équilibre des deux aimants 13 et 14, le contact 1 se ferme tout d'abord et le condensateur 4 est chargé par la source 3 à travers la résistance 5. La bobine inductrice 2 est montée de manière à rétablir l'état d'équilibre du champ magnétique dans la zone du contact 1, de sorte que le courant soit interrompu lorsque sa valeur est suffisamment élevée. L'instrument 6 indique la valeur moyenne du courant en forme de dents de scie qui le traverse et cette valeur moyenne est une mesure de la distance d à mesurer.Le montage suivant la figure l a l'avantage particulier que le courant est nul à l'état d'equilibre (donc lorsque l'effet de la grandeur-devant être mesurie est égale à o) si bien que la source est seulement chargée au moment do la mesure, par exemple d'une épaisseur dtune couche. La figure 5 montre une autre application d'un contact à lames vibrantes monté suivant l'invention. Un contact 36 à lames vibrantes, une bobine inductrice 37 et un aimant annulaire 38 à aimantation axiale et ayant les pôles N et S, sont disposés concentriquement dans un pet en fer 39, de sorte que tous les éléments sont protégé complètement contre des effets venant de l'extérieur, excepté à la face inférieure. L'aimant porte une plaque polaire en fer 40.Son flux passe ell partie à l'intérieur (de la plaque polaire 40 à la partie inférieure du pot )9), de sorte que le contact 36 est fermé, tandis qu'une autre partie passe par l'entre- fer en direction du bord du pot. Lorsqu'une pièce en fer 42 est approchée du dispositif (réalisé pour mesurer des épaisseurs), le flux en direction du bord du pot est augmenté, alors que le flux passant par l'intérieur est diminué, en fonction de la distance d' ce qui a pour résultat que le contact à lames vibrantes est ouvert à une épaisseur d déterminée. L'épaisseur est indiquée au moyen d'un dispositif analogue à celui illustré à la figure 3. On peut cependant prévoir également un montage analogue à celui de la figure 2. L'appareil est alors utilisé, comme indiqué à la figure 5, pour mesurer des épaisseurs. Le contact à lames vibrantes court circuite la bobine inductrice 44 et le condensateur 45 montés en parallèle, à l'état de repos, la distance d étant importante, de sorte que l'intensité du courant électrique passant depuis la source 46 à travers la résistance 47 est seulement faible.Le contact est ouvert lorsque l'approche de la pièce 42 provoque la diminution du champ magnétique dans la zone où se trouve le contact le condensateur 45 est chargé et un courant devenant de plus en plus important traverse la bobine inductrice 44 dont la polarité est telle que le contact 43 se ferme de nouveau lorsqu'une intensité déterminée est atteinte si bien que la charge du condensateur est interrompue. Ce dernier se décharge par le contact à lames vibrantes et la bobine inductrice est privée de courant, si bien que le contact s'ouvre de nouveau et qu'un nouveau cycle peut commencer. L'instrument 48 est parcouru par un courant en forme de dents de scie dont la valeur moyenne indiquée est une mesure de la distance d à mesurer. Les exemples décrits et illustrés concernent l'application de l'invention dans des appareils de mesure d'une épaisseur ou d'une distance. Une telle application est particulièrement avantageuse (notamment suivant la forme de realisation illustrée à la figure 2) dans les machines d'imprimerie et dans les machines de traitement de papier pour détecter des feuilles doubles pouvant provoquer des perturbations dans le fonctionnement des machines. Le système magnétique peut être influencé par une pièce en fer lorsqu'il est utilisé dans un dispositif pour mesurer une épaisseur ou une distance. On peut cependant utiliser également un aimant permanent ou un électroaimant pour agir sur le système magnétique et pour obtenir une indication de la distance entre ce dernier et l'aimant ou de la position angulaire d'aimants rotatifs. L'invention peut également être appliquée pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique d'un aimant permanent ou d'autres aimants. Moyennant une conformation appropriée des pièces polaires, on peut alors mesurer le champ terrestre ou détecter des perturbations du champ magnétique par des masses ferromagnétiques, par exemple par des tubes en fer ou par des aimants permanents disposés dans le sol, dans des parois, etc., pour repérer des endroits déterminés ou des conduites par exemple. Un montage oscillant suivant la figure 1 ou 2, est particulièrement avantageux lors de la recherche de tels aimants permanents car la distance de l'objet cherché est indiquée directement par la tonalité de'un appareil de signalisation sonore. Le système magnétique selon l'invention peut être exité, non seulement par des aimants permanents, mais également par un courant électrique passant par un enroulement disposé à proximité du contact à lames vibrantes. Le réglage du champ magnétique, donc également du point de travail du contact à lames vibrantes, peut dans ce cas être obtenu par le réglage de l'intensité du courant électrique. Le champ magnétique d'aimants permanents peut eAtre réglé par une désaimantation jusqu'au point de travail désiré. L'invention convient également pour la production d'oscillations à basse fréquence, par exemple pour des feux clignotants. REVENDICATIONS 1. Contact à lames vibrantes, caractérisé en ce qu'il est monté de telle manière dans la zone d'action d'une bobine inductrice qu'il se produit une oscillation par auto-interruption. 2. Contact à lames vibrantes selon la revendication 1, et monté comme contact de travail, caractérisé en ce qutil est branché en série avec la bobine inductrice et en ce qu'il interrompt le courant électrique passant par la bobine lorsque l'intensité du champ magnétique atteint une valeur déterminée. 3. Contact d lames vibrantes selon la revendication I et monté comme contact de repos, caractérisé en ce qu'il est monté parallèlement à la bobine inductrice et en ce qu'il courtcircuite cette bobine lorsque l'intensité du champ magnétique atteint une valeur déterminée. 4. Application d'un contact à lames vibrantes comportant une bobine inductrice, selon l'une des revendications 1 à 3 > caractérisé en ce qutil est utilisé pour l'indication ou la mesure d'intensités de champs magnétiques. 5. Application d'un contact à lames vibrantes comportant une bobine inductrice selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qutil est utilisé pour la mesure de grandeurs mécaniques ou électriques pouvant entre transformées en changements de l'intensité d'un champ magnétique. 6. Application d'un contact à lames vibrantes comportant une bobine inductrice selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour le maintien d'un courant ou d'une tension électrique à une valeur constante. 7. Application dlun contact à lames vibrantes comportant une bobine-inductrice selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour la production d'un courant ou d'une tension électrique alternative dont la fréquence est éventuellement réglable. 8. Application d'un contact à lames vibrantes selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour la production d'une tension dfalimentation d'un feu clignotant. 9. Application d'un contact à lames vibrantes dans un appareil d'indication et de mesure de grandeurs magnétlques et mécaniques comportant un système magnétique influencé -par la grandeur à mesurer, caractérisé en ce que la grandeur devant être mesurée est indiquée ou mesurée au moyen d'un contact à lames vibrantes commandé par un enroulement électrique et disposé dans le champ du système magnétique influencé par la grandeur devant être mesurée. 10. Application selon la revendication 9, caractérisée en ce que le système magnétique est constitué par un ou plusieurs aimants permanents comportant éventuellement des pièces polaires en fer doux. 11. Application selon la revendication 10, caractérisée en ce que le champ magnétique est réglé au point de travail désiré par la désaimantation des aimants permanents. 12. Application selon la revendication 9, caractérisée en ce que le système magnétique est en fer doux et en ce qu'il est excité par un enroulement électrique. 17. Application selon la revendication 10, caractérisée en ce que 1 appareil comporte un aimant permanent en forme de barre dont les extrémités polaires portent des pièces en fer doux entre lesquelles est disposé un contact à lames vibrantes entouré par un enroulement électrique. 14, Application selon la revendication 11 caractérisée en ce qu'an contact à lames vibrntc, une bobine excîtatnceet un aimant permanent annulaire sont disposés concentriquement dans un pot en fer. 15. Application selon l'une des revendieations 9 à 14 > caractérisée en ce que l'intensité du courant électrique passant par la bobine excitatrceest modifiée Jusqutà ce que le point de commutation du contact à lames vibrantes soit atteint, de sorte que l'intensité à ce moment précis est une mesure de la grandeur devant ebtre mesurée. 16. Application selon l'une des revendications 9 à 14 > caractérisée en ce que le contact à lames vibrantes règle l'intensité du courant électrique passant par la bobine inductrice à la manière d'un dispositif à auto-interruption de façon à produire une oscillation et en ce que la valeur moyenne de l'intensité du courant électrique passant par la bobine inductrice est une mesure de la grandeur devant être mesurée 17. Application selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée en ce que l'appareil comportant le contact à lames vibrantes est utilisé pour la recherche de pièces en fer, d'aimants, ou de masses ferromagnétiques, ainsi que pour la mesure de la distance entre ces pièces ou ces masses et l'appareil. 18. Application selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée en ce que l'appareil comportant le contact à lames vibrantes est utilisé pour la mesure de la force d'aimants permanents. 19. Application selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée en ce que l'appareil comportant le contact à lames vibrantes est utilisé pour mesurer l'épaisseur de couches de matière non magnétique disposées sur un support en fer. 20. Application selon l'une des revendications 9 à 16, et 19, caractérisée en ce que l'appareil comportant le contact à lames vibrantes est utilisé pour l'indication de feuilles doubles ou de feuilles manquantes danses machines d'imprimerie et de traitement de papier.