Brevet FR2066964A1 — publié le 19710813

La présente invention. concernant la -métroloiè. est plus particulièrement relative à un dispositif pour transmettre et commander les déplacements angulaires exécutés par un équipement mobile sensible aux modifications d'une grandeur d'état physique, oui, de préférence, peut être transformée en grandeur électrique. L'invention vise à réaliser un dispositif du genre mentionné ci-dessus, admettant la transmission commandée à distance de déplacements angulaires, même à des fréquences élevées, d'un équipement mobile sensible aux modifications d'une grandeur d'état physique, de façon à détecter et à enregistrer sans difficulté les modifications d'une telle grandeur d'état physique, meme si ces modifications se produisent en succession rapide et avec une certaine fréquence. Le cas typique, bien que non limitatif, est celui d'un enregistreur galvanométricue, dans lequel la grandeur d'état physique (vitesse, température, vibration) est transformée au moyen d'un transducteur approprié en modification électrique, cette dernière étant perçue-èt révélée par l'équipement galva nométrîque. Les instruments indicateurs et enregistreurs utilisés auparavant pour les buts indiqués ci-dessus sont constitués par un équipement mobile, dont les déplacements angulaires sont contrariés par des organes élastiques tels que Par exemple des ressorts spiraux, des bandes de torsion, etc.. Ges instruments présentent une certaine inertie et des défauts qui entraient des inconvénients au cours de l'enregistrement, en particulier lorsque les modifications de la grandeur d'état physique reviennent régulièrement avec une certaine fréquence, et, en outre, l'équipemeùt mobile absorbe une quantité consi curable d'énergie, due à la fréquence de- fonctionnement élevée ; de plus, ledit équipement mobile absorbe de l'énergie afin d'être maintenu dans une position d'équilibre statique, aifférente du point zéro de l'échelle de l'instrument. En outre il se produit des erreurs dans le graphioue tracé, à cause de la friction entre lrélément de traçage et la surface du graphique. Par ailleurs dans le cas de fréquences ayant une certaine valeur, à laquelle l'équipement mobile est sensible, il se produit des phénomènes de résonance dont ltélimination est difficile et laborieuse et requiert l'emploi d'organes d'amortissement adaptés. La présente invention vise à réaliser un instrument enregistreur du type mentionné ci-dessus, à supprimer et à limiter les inconvénients mentionnés auparavant et, en particulier, à limiter la consommation d'énergie, necessaire pour faire fonctionner l'équipement mobile en relation avec la fréquence de travail, tandis que, lorsque ledit équipement prend positioniéquilibre différente de celle du début de.l'é- chelle ou zéro, il n'y a pratiquement pas besoin d'énergie, car ledit équipement maintient a position propre.En outre dans le cas de grandeurs d:état physique à haute fréquence, la présente invention admet d'agir de façon à supprimer.entiè- rement ét efficacement les fréauences de résonance, grarce à des organes réglables, faciles à réaliser, suivant la fréquence dominante. Le dispositif de la présente invention, influencé par les modifications de la grandeur d'état physique, comprend un organe sensible aux variations et à l'intensité d'un champ magnétique, tel que par exemple une pièce à magnéto-résistance ou une sonde de Hall, située dans un champ magnétique d'intensité constante ; des moyens pour relier fonctionnellement ledit organe audit équipement mobile afin d'établir chaque fois les positions prises par ledit équipement conformément aux modifications dela grandeur d'état physique ; des moyens pour comparer les signaux électriques de la grandeur d'état physique avec ceux causés par les déplacements angulaires dudit organe sensible au champ magnétique afin d'appliquer à l'équi- pement mobile, pratiquement sans inertie, un couple antagoniste pratiquement sans inertie, proportionnel aux variations de la grandeur d'état physique, pour déplacer ledit équipement mobile et le maintenir dans une position équilibrée, appropriée à la valeur instantanée prise chaque fois par la grandeur d'état physique commandée. En pratique, l'idée inventive peut revetir diffé- rentes fo-rmes de réalisation suivant les caractéristioues de fonctionnement et, en particulier, suivant les caractéristiques d'état physique dont on veut détecter les variations. Dans un mode de réalisation avantageux du dispositif, 1'organe sensible au champ magnétique est solidaire de l'qui pement mobile et situé entre les pièces polaires d'un aimant permanent et il est connecté électriquement par des amplificateurs appropriés à un circuit comparateur pour comparer les variations de tension engendrées par ltorgane,sensible au champ magnétique, aux variations provenant d'un transducteur approprié, sensible aux variations de la grandeur d'état physique. Lorsque l'équipement mobile, sensible à la grandeur d'état physique, est du type électromagnétique, la bobine mobile dudit équipement est solidaire d'une pièce à magnéto-résistance située dans un champ magnétique dérivant du circuit magnétique dudit équipement mobile, tandis que ladite pièce est insérée dans un circuit en pont connecté, au moyen d'un amplificateur approprié, à des moyens de comparaison des signaux de la grandeur d'état physique, de façon que la bobine mobile de l'équipement sensible aux variations d'état physique prenne chaque fois des positions angulaires suivant les conditions-d'égalité ou de similitude des moyens de comparaison. L'invention sera expliquée maintenant par la description qui va suivre, en se référant au dessin ci-annexé montrant, à titre d'exemple non limitatif, un mode avantageux de réalisation du dispositif appliqué à un appareil électromagnétique pour détecter une grandeur d'état physique. Sur le dessin la figure 1 montre le schéma électrique d'un dispositif selon l'invention la figure 2 est une vue en plan schémati-ue du système actif de type électromagnétique ; et la figure 3 est une vue en perspective dudit système actif. Sur le dessin, les parties identiques sont marauées des mêmes numéros ou lettres de référence sur les différentes figures. Le dispositif illustré comprend un système actif H de type magnéto-électrique dont les aimants permanents A sont maintenus par des prolongements B pourvus d'appendices B1 conformés de façon convenable, entre lesquels est disposé un noyau Bc. Une bobine mobile C, convenablement supportée, est disposée dans l'intervalle d'air formé entre les appendices BI et le noyau BE, afin de constituer l'équipement mobile sensible aux variations de la grandeur d'état physique Les extrémités de la bobine C sont reliées à d'autres parties constituantes du dispositif au moyen de connexions flexibles appropriées qui 'sont arrangées de façon à n'exercer aucun effort de torsion sur ladite bobine, de sorte que celle-ci, grâce à son état d'équilibre, maintient de façon stable sa position angulaire quelle qu'elle soit. Une pièce K est solidaire de l'é-ipement mobile C, cette pièce étant sensible au champ magnétique ; par exemple c'est une pièce à magnéto-résistance ou une sonde de Hall, c'est-à-dire une pièce dont la résistance varie suivant l'intensité du champ magnétique. Dans le cas illustré, la pièce K est située dans un champ magnétique d'intensité constante, dérivé du circuit magnétique A - B mentionné ci-dessus. A cet effet des prolongations polaires B dudit circuit présentent, à leurs extrémités supérieures, des shunts magnétiques B4 dont les extrémités opposées délimitent un intervalle d'air B5, à l'intérieur duquel la pièce K à magnéto-résistance, solidaire de l'équipement mobile C, a la possibilité de se déplacer librement de telle façon que les axes longitudinaux des shunts magnétiques mentionnés ci-dessus forment avec cette pièce approximativement un angle de 450, comme on le voit sur la figure 2, où l'équipement mobile se trouve à sa position de repos. En se référant particulièrement à la figure 1, le circuit électrique pour les parties mentionnées ci-dessus comprend un amplificateur comparateur À dont les entrées 1 et 2 sont respectivement reliées au signal de la grandeur d'état physique à contrôler et à l'extrémité de sortie de l'amplificateur AS pour le signal de position produit par la pièce K. Ladite pièce K est insérée dans l'un des bras d'un circuit en pont P comprenant des résistances R1 et R2 du genre habituel et un potentiomètre R3. Les diagonales d'un tel pont sont reliées à l'entrée de l'amplificateur AS. L'extrémité de sortie de l'amplificateur AC est reliée, par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance AP, à la bobine mobile C du système actif H ; cette bobine est solidaire d'un style indicateur C1 de type connu, dont la pointe tra çeuse coopère avec la surface du graphique de façon à tracer sur ladite surface la courbe des variations de la grandeur d'état physique en ers cours On peut facilement comprendre, d'après ce qui précède, le fonctionnement du dispositif suivant la présente invention. Supposons que le dispositif soit dans sa position de repos ; un signal à l'entrée 1 de l'amplificateur AÔ passe dans l'amplificateur de puissance AP grâce auquel ledit signal est appliqué à llequipement mobile C du système actif H.Ledit signal produit un déplacement angulaire de la bobine mobile C, ayant une amplitude proportionnelle à l'intensité dudit signal. Comme conséquence la résistance de la pièce K varie et un signal est émis, lequel cause le déplacement en sens inverse de la bobine mentionnée ci-dessus. Ces déplacements continuent, ausqutà ce que les deux signaux en cours de comparaison soient les mimes et dans ce cas la bobine mobile C prend une position angulaire stable, puisque les signaux à la sortie de l'amplificateur ÂC s'annulent réciproquement. Des modifications peuvent être apportées au dispositif décrit ci-dessus et illustré, suivant les besoins différents des utilisateurs terminaux. Par exemple l'équipement mobile peut être pourvu de deux pièces K à magnéto-résistance, insérées dans le pont P1 ou bien autrement dans un circuit potentiométrique. La relation opératoire entre l'équipement mobile et l'organe sensible à l'intensité magnétique peut autre réalisée aussi bien au moyen d'organes cinématiques appropriés en outre ledit équipement mobile peut titre un équipement quelconque d'un genre connu, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D. I G A T I Q N S 1. Dispositif pour transmettre et commander des déplacements angulaires à haute fréquence, en particulier pour des enregistreurs d'une grandeur d1état physique, comprenant un équipement mobile, influencé par les modifications drétat physique en question, le dispositif étant caractérisé parton organe sensible auz modifications et à -l'intensité' d'un champ magnétique, tel que par exemple une pièce à magnéto-résistance ou une sonde de Hall, placée dans un champ magnétique d'intensité constante ; des moyens pour relier de faQon-opératoi- re ledit organe à l'équipement mobile afin de détecter chaque fois les positions prises par ledit équipement mobile suivant les variations de l'état physique ; des moyens pour comparer les signaux électriques correspondant à la grandeur d'état physique avec ceux engendrés par le déplacement angulaire de l'or- gane mentionné ci-dessus, sensible au champ magnétique, afin d'appliquer à l'équipement mobile, pratiquement sans inertie, un couple antagoniste pratiquement sans inertie, proportionnel aux modifications de la grandeur d'état physique, pour déplacer ledit équipement mobile et le maintenir dans une position équilibrée, appropriée à la valeur instantanée, prise chaque fois par la grandeur d'état physique commandée. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que l'organe sensible au champ magnétique est directement fixé sur l'équipement mobile. 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que l'organe sensible au champ magnétique est inséré dans un circuit en pont, dont l'une des diagonale-s est reliée à un amplificateur différentiel ou comparateur dont la sortie est con çue pour alimenter l'équipement mobile à travers un amplificateur de puissance. 4. Dispositif selon revendication 3, dont 1 téquipement mobile est du-type magnéto-électrique, caractérisé en ce que le champ magnétique pour l'organe sensible aux modifications magnétiques, dérive du circuit magnétique pour ledit équipement mobile. 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce que les pièces polaires de l'équipement mobile électro-magnétique présentent desshunts qui sont arrangés de façon à délimiter un intervalle d'air à l'intérieur duquel l'organe, sensible au champ magnétique et solidaire de la bobine dudit équipement mobile, peut se déplacer librement.