Brevet FR2066903A1 — publié le 19710813

La présente invention se rapporte à un amplificateur pour capteur de mesure muni d'un régulateur à courant constant, applicable à la mesure de tensions continues, et notamment, mais non exclusivexent, à la mesure des températures, par liaison bifilaire entre un capteur et un récepteur équipé d'une source d'alimentation. Plus particulièrement, il s'agit d'un dispositif régtilateur de courant associé avec l'amplificateur dans une tête de canne pyrométrique de type classi > ue et d'un récepteur qui peut être soit un simple appareil indicateur, soit un enregistreur ou un régulateur de température, soit encore un système indicateur plus perfectionné et adapté aux nécessités de la mesure. Les courants circulant dans les couples thermoélectriques des cannes pyrométriques étant très faibles, il faut nécessairement un amplificateur très sensible qui ne soit pas influencé par les variations de la tension d'alimentation et de la température. L'invention crée un nouveau dispositif amplificateur qui permet de résoudre de façon simple et efficace le problème exposé dans ce qui précède. Conformément à l'invention, l'amplificateur est alimenté par deux tensions de polarités opposées prélevées sur la source d'alimentation à partir dtun courant de repos stabilisé par un générateur à courant constant, et en ce qu'un courant supplémentaire de travail, proportionnel au signal issu du capteur, est dérivé à travers un montage série, comportant un transistor, une résistance et une diode Zener, relié à l'un des piles de la source d'alimentation. Suivant un mode de réalisation de l'invention, ledit courant de repos est débité par la source d'alimentation à travers les appareils annexes et est réglé au moyen du potentiomètre d'un pont de mesure, relié au capteur. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit ainsi que des dessins annexés donnés à titre d'exemple de réalisation sans caractère limitatif. La fig. 1 représente un schéma logique de 11 objet de l'invention. La fig. 2 est un schéma du dispositif de l'invention et de son circuit d'alimentation et d'utilisation. Sur la fig. 1, l'unité de commande 1 comprend le ca teur de température 4 qui peut être soit un couple thermoélectrique, soit mne sonde à résistance (par exemple, une sonde en pîa+li:e de 100 ohms à 0 C) et un système amplificateur 3. L'ensemble capteur 4 et systène amplificateur 3, formant l'unité 1, peut être logé dans une canne @yrométrique de type classique. Le système amplificateur est généralement placé dans la tête de canne, mais il pourraît aussi bien être situé à l'extérieur de celle-ci. L'unité réceptrice 2 comprend une source d'alimentation 5 de tension continue et des appareils 6, tels qu'indicateur, enregistreur, régulateur utilisés séparément ou conJointement. La source 5 peut être incorporée au récepteur 2. En se reportant aux fig. 1 et 2, et dans le cas d'une mesure de la température à l'aide d'un couple thermoélectrique, l'unité de commande i comprend un amplificateur opérationnel A1 à grand gain et très faible dérive thermique qui commande un deuxième amplificateur a2 formé par les transistors Q1 et Q2 (montage tmus- cleur" connu en soi). Un montage en pont de Wheastone W en soi connu est formé par les résistances R3 , R4 , R5 , R6 et le potentiomètre de réglage P. à résistance R5 varie linéairement en fonction de la température ambiante, La tension de déséquilibre provoquée par cette résistance aux bornes du pont de mesure W sert à compenser la jonction de référence (soudure froide) du couple thermoélectriques Deux diodes de Zener Di et D2 alimentent l'amplificateur opérationnel. La diode D2 alimente en plus le pont de mestre W. Suivant l'invention, un générateur G à courant constant i alimente la diode Zener D1 et l'amplificateur A1 avec un courant i rigou creusement constant, quelle que soit la valeur de la résistance de l'unité réceptrice ou la tension fournie par le source. Ce montage définit approximativement le courant de repos ir débité par la source 5 à travers l'unité réceptrice 2.Ce courant ir est réglé finement ensuite par le pote@tiomètre P du pont de mesure W. Le courant supplémentaire is = ir - i est dérivé à travers le transistor Q2 , la résistance Ro et la diode Zener D2 vers le pôle né @atif de la source 5. Il est à remarquer que tout le courant ir qui traverse le récepteur 6, passe également par la diode Zener D2 avant de retourner au pôle négatif de la source 5. On notera également qué l'amplificateur opérationnel A1 doit avoir une très fai -ble consommation pour que le courant nécessaire à son bon fonctionnement soit très faible devant le courant i. me montage du générateur G à courant constant suivant la fig 2 comporte une diode Zener D4 à coude très brusque pour laquelle la tension de Zener est atteinte avec un courant Iz très faible de l'ordre de quelques micro-ampères. De plus, la dérive de la tension de Zener # Vz est très faible quand Iz varie da plusieurs décades. La résistance R8 détermine la valeur du courant 1z dans la diode Zener D4, Ce courant peut varier de 50 à 500 A lorsque la tension de la source 5 varie de 30 à 60 V, Le transistor npn Q3 est associé au transistor pnp Q4 d'après le circuit déjà connu sous le nom de : muscleur. L'ensemble des deux transistors Q3 et Q4 est équivalent à un seul transistor npn dont le gain en courant est très grand et égal au produit 831 de Q3 par le gain ss2 de Q4 c'est-à-dire ss = ss1 x ss2. Du fait de ce gain élevé (@@ > 104), le courant dérivé par la base de Q3 est négligeable devant le courant dans la diode Zener D4. La tension au point B est sensiblement égale à la tension Vz aux bornes de la diode Zener D. La résistance Rg détermine le courant i d'alimentation de la diode de Zener D1 et de l'amplificateur A1. Ce courant est fourni par la source 5 à travers la diode D3 , le transistor Q4 et la résistance R9. Il dépend de la tension Vz aux bornes de la diode Zener D4. Si Vz est constant, comme il vient d'être expliqué plus haut, i est constant. Le courant supplémentaire is = i r i est maintenu constant par la contre-réaction sur les amplificateurs At et A2 déterminée par les résistances R1 , R2 at et R Il en résulte que le courant ir = i + is est lui aussi maintenu constant pour les variations de tension de la source 5 et de la résistance de l'appareil de mesure 6. La diode D3 est prévue pour protéger le montage contre une inversion de polarité aux bornes B1 et B2 de l'unité de commande et, en même temps, 'a travers la résistance A7 , porte la base du transistor Q2 à potentiel légèrement positif (0,7 V) par rapport à son émetteur ce qui permet d'annuler son courant de fuite ICBo. me courant de travail A Is , traversant lui aussi l'appareil 6, est proportionnel au signal d'entrée, par exemple à la force électromotrice fournie par le couple thermoélectrique 4 ou à la tension recueillie aux bornes du pont de mesure W. Il est dérivé à travers le transistor Q2 , la résistance Ro et la diode Zener Ce courant est réglé à l'aide de la résistance R0 pour la valeur nominale du signal de mesure. Il est indépendant de la variation de la résistance du récepteur 6 et aussi de la variation de la tension de la source 5 dans des limites très larges; par exemple en tre 90 et 60 V. Le courant total = = ir s s est par voie de conséquence, lui aussi, indépendant de ces paramètres En pratique ir = 4 mA avec # Is = 16 mA soit Is = 20 mA ou ir = 10mA avec t in = 40 mA soit Is = 50 mA REVENDICATIONS.1. Amplificateur pour capteur de mesure, notamment applicable à la mesure de température au moyen d'un capteur du genre à couple thermoélectrique ou à résistance, et destiné à être relié par une liaison bifilaire à une unité réceptrice munie d'une source dtali- mentation et d'appareils annexes d'indication, d'enregistrement et/ou de régulation, caractérisé en ce qu'il est alimenté par deux tensions de polarités opposées prélevées sur la source d'alimentation à partir d'un courant de repos stabilisé par un générateur à courant constant, et en ce qu'un courant supplémentaire de travail, proportionnel au signal issu du cafteur, est dérivé à travers un montage série, comportant un transistor, une résistance et une diode Zener, relié à l'un des pôles de la source d'alimentation. 2. Amplificateur suivant la revendication i, caractérisé en ce que ledit courant de repos est débité par la source d'alimentation à travers les appareils annexes et est réglé au moyen du potentiomè- tre d'un pont de mesure relié au cateurO