Brevet FR2081710A1 — publié le 19711210

L'invention se rapporte à un montage pour transformer un courent d'entrée en un courant de sortie proportionrel contraint} en particulier pour des c'ivertisseurs de courant de mesure à redresseur. Pour mesurer l'intensité et la tension de courants alternatifs, on utilise, à côté des instruments de fer mobile et à dynamomètre, des galvanomètres à cadre mobile procédés d'un redresseur. Pour cette utilisation, les galvanomètres à cadre mobile sollt étalonnés pour des grandeurs alternatives sinusoidales. Lorsque, au moyen des instruments de mesure en question, on veut transmettre à grande distance les valeurs mesurées à un poste de contôle, on a l'habitude de séparer dans ''espace le redresseur et les galvanomètres à cadre mobile.Avec les transformateurs d'in- tensité ou de tension qui servent entre autres à la séparation de potentiel, le redresseur est incorporé à un convertisseur de mesure qui transforne le courant alternatif oQla tension alternative au lieu de mesure en un courant continu. Ce convertisseur de mesure est un quadripôle dont les bornes d'entrée reçoivent la grandeur à mesurer et dont les bornes de sortie sont reliées aux bornes d'entrée d'un autre quadriptle, le câble à grande distance. le câble à grande distance aboutit au poste de cortrle de mesures et, en ce point, est terminé par un dipôle, par exemple un galvanomètre à cadre mobile étalonné pour des grandeurs alternatives d'entrée sinusoidales. le quadripôle (câble à grande distance) terminé par le dipôle (galvanomètre) forme un nouveau dipôle qui sera appelé ci-aprGs "résistance de charge". En cas de modification de la résistance de charge, par exemple par s-ite de variations de la température qui agissent sur le câble à grande distan- ce, on sait que la précision des mesures est modifiée.Pour éviter cet inconvénient, on a mis au point des montages qui délivrent un courant de sortie contraint, c'est-à-dire qu'une variation de la résistance de charge n'a aucun effet sur la grandeur du courant de sortie. On beat voir dans la publication intitulée "Arc-iv für technisches Messen" (V 3831 - 1 d'octobre 1963) un tel montage pour réaliser la contrainte d'un courant, qui diminue la dépendance du courant de sortie par rapport à la résistance de charge, mais uniquement pour les faibles courants et les faibles puissances de sortie.Dans oe montage, il existe une résistance série aussi grande que possible, montée en série avec la résistance de charge, qui se présente sous la forne d'un quadripo1e dans lequel la résistance série est disposée entre une des deux bornes d'entrée et une des deux bornes de sortie, les deux autres bornes étant reliées directement.Ce quadripôle est intercalé entre le convertisseur d mesure et le câble à grande distance. Si ce qua drip81e est terminé par la résistance de charge, il forme un nouveau diable qui sera apelé ci-aprs "résistance terminale du convertisseur de mesure".La réalisation décrite ci-desus du dispositif de télémesure paru dans "ArcXliv fur technisches Eessen" est représentée figure 1. Aux bornes 1 et 2, le dispositif de télémesure reçoit un courant alternatif I à mesurer. Le convertisseur detesure 3 se compose d'un transformateur de courant 4 et d'un redresseur 5. La résistance terminale 6 du convertisseur de mesure comprend un montage 7 pour réaliser la contrainte du courant et une résistance de charge 8 constituée elle-m8me par un câble à grande distance 9et un galvanometre à cadre mobile 10.Au dessus du schéma proprement dit, on a indiqué la disposition mutuelle dans l'espace des différentes parties constitutives du dispositif de télé-mesure. Pour des signaux de sortie relativement élevés, qui comprennent en particulier égalemellt un signal standard de 20 mA, il n'est pas posoible de réaliser avec le montage connu une contrainte suffisante du courant. L'invention a pour objet un montage qui évite les inconvénients du montage connu transformant un courant d'entrée en un courant de sortie proportionnel contraint. Ce montage est caractérisé en ce que le circuit comprend une résistance variable et forme une branche d'un pont à résistances dont les diagonales d'alimentation reçoivent le courant d'entrée, la tension appliqué auxdiagonales de mesure actionnant un organe de réglage qui règle la résistance variable dans le circuit de sortie de façon que la tension appliquée aux diagonales de mesu;;-e soit nulle. il est inutile de prévoir une tension d'alimentation supplémentaire pour actionner l'organe de régi te lorsque la résistance variable est formée par le circuit collecteur-émetteur d'un transistor et que le transistor joue en mêmetemps le r81e d'indicateur de zéro. Pour améliorer le tarage sur zéro, il est prévu en amont du transistor utilisé comme résistance variable au moins un second transistor en montage Darlington. D'après l'invention, aussi bien la branche du pont qui se trouve en face du circuit de sortie que celle qui est en série avec ce circuit comprennent chacune une résistance ohmique. La quatrième branche du pont eet formée par le montage en série d'une résistance ohmique et d'au moins une diode.La ten sion de seuil de la diode compense la chute de tension entre la base et l'émetteur du transistor. Grâce à cette dispcsition, le courant de sortie suit linéairement la variation de la grandeur d'entrée. Pour éliminer l'ondulation résiduelle du courant de mesure, une autre caractéristique de l'invention prévoit un condensateur monté en parallèle avec la quatrième branche du pont. Sur les dessins annexés, on a représenté à titre d'exemples deux modes de réalisation de l'invention. - la figure 1 montre, come déjà indiqué, le principe du montage d'un dispositif de télé-mesure connu; - La figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de télé-mesure suivant l'invention. - La figure 3 est un schéma des connexions d'un montage suivant rn'invention dans lequel on utilise comme indicateur de zéro deux transistors en montage Darlington. La figue 2 est un schéma de principe d'un dispositif de télémesure muni d'un montage suivant l'invention pour la contrainte du courant. les éléments qui correspondent à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le courant alternatif à mesurer IW est amené par les bornes 1 et 2 à un transformateur decourant 4. Le redresseur raccordé au secondaiìe du transformateur 4 se compose d'un pont redresseur 11, d'un condensateur de filtrage 12 et d'une diode de Zener 13 pour limiter la tension entre des bornes 14 et 15 à un maximum admissible. Les bornes 14 et 15 forment la diagonale d'alimentation d'un pont à résistance qui forme la résistance terminale du convertisseur de mesure (couplage entre les bornes 1, 2, 14 et 15) et dont les différentes branches comprennent des résistances ohmiques 16 à 18, une résistance variable en série 19, et une résistance de charge variable 8. Le montage en série des résistances 19 et ô forme le circuit de sortie du dispositif de télémesure. Comme on l'a déjà dit, la résistance 8 comprend la résistance du câble 9 et la résistance intérieure de l'instrument indicateur 10, par exemple un galvanomètre à cadre mobile. Les points 20 et 21 forment la diagonale de mesure du pont à résistances. La tension existant entre ces points actionne un amplificateur 22 dans le circuit de sortie duquel est disposé un servo-moteur 23 dont l'arbre est re lié mécaniquement à l'axe du curseur de la résistance variable 39. Le sens de rotation et la vitesse de l'arbre du servo-moteur 23 sont proportionnels à la tension entre les points 2Q et 21, ce qui revient à dire que le curseur de la résistance 19 ne s'arrête que lorsque les points 20 et 21 sont au même potentiel. La tension d'alimentation de l'amplificateur 22 lui est amenée par des bornes 24 et 25. Pour expliquer le fonctionnement du montage suivant l'invention, on supposera que les points 20 et 21 sont au même potentiel, c'est-à-dirs que le pont est équilibré. Si maintenant la résistance 8 augmente, par exemple par augmentation de la température du câble 9, le pont sort de son équilibre et, entre les points 20 et 21, prend naissance une tension qui, par l'intermé diaire de l'amplificateur 22 et du servo-moteur 23 déplace le curseur de la résistance 19 de façon que la somme des résistances 8 et 19 reprenne son ancienne valeur, c'est-à-dire que la valeur de la résistance variable 19 diminue de la quantité dont a augmenté la résistance 8. Etant donné que,à l'état d'équilibre, les points 2D et 21 sont au même potentiel, le courant I se fractionne en un courant partiel 1A qui s'écoule à travers les résistances 8, 19 et 18, et un courant partiel I - IA qui s'écoule à travers les résistances 16 et 17. En partant de cette base, on peut calculer comme suit la valeur du courant de sortie 1A en fonction du courant d'entrée I (I - Ig R17 = 1A . R18 (1) I . R17 = 1A (R17 + R18) (2) 1A = R17 R17 + R17 + R18 (3) L'équation (3) montre que le courant continu de sortie IA est proportionnel au courant d'entrée I. Le facteur de proportionnalité dépend uniquement du choix des résistances 17 et 18. Etant donné que la somme des résistances 8 et 19, comme on l'a déjà dit, est maintenue constante par l'équilibrage du pont, la résistance d'ensemble du pont reste également constante entre les bornes 14 et 15. En conséquence, le convertisseur de mesure est terminé par une résistance constante aux bornes 14 et 15 indépendamment de la valeur de la résistance 8, et une modification de la résistance 8 dans le circuit de sortie n'a aucune influeneeisur le courant d'entrée 1. La figure 3 montre un autre mode de réalisation du montage suivant l'invention, qui ne nécessite pas de tension d'alimentation supplérnentaiee pour l'organe de réglage. les éléments qui correspondent à ceux des figures 1 et 2 portent les mimes ré démences. Les roles de la résistance 19, de l'amplificateur 22 et du servo-moteur 23 de la figure 2 sont joués par des transistors 26 et 27 disposés en montage Darlington. Etant donnée l'amplification élevée en courant continu de l'étage Darlington, le courant de base Ig du transistor 26- est négligeable par rapport au courant I - IA qui traverse la résistance 16. les tensions de seuil de diodes 28 et 29 compensent les tensions base-émetteur des transistors 26 et 27.Grâce à cette disposition, le pont est équilibré quand la chute de tension dans la résistance 17 est égale à la cnute de tension dus la résistance 18. De cette façon, le courant de sortie IA suit linéairement, de zéro à sa valeur maximale, la variation du courant d'entrée I. Un condensateur 30 réalise en cas de besoin un filtrage supplémentaire du courant de mesure. entant donné que le circuit de la base des transistors 26 et 27 a une résistance ohmique élevée, on peut réaliser un bon filtrage avec une petite capacité parallèle à la résistance 17. Un avantage particulier du montage de la figure 3 réside dans le fait que le courant de sortie 1A s-At linéairement la variation du courant d'entrée I de zéro jusqu'à une valeur maximale sans qu'il soit nécessaire d'avoir une tension d'alimentation supplénentaire pour les éléments actifs (transistors 25 et 27). Eontrairement à ce qui se passe avec les convertisseurs de nesure dits à deux fils qui n'ont pas besoin non plus de tension d'alimentation supplémentaire pour les éléments actifs, le dispositif de télé-mesure selon l'invention n'a donc pas besoin d'être mis en oeuvre avec un zéro faibli comme le dispositif connu. le montage suivant l'invention n'est pas utilisable uniquement pour les convertisseurs de courant de mesure comme le décrivent les exemples choisis; il eut être utilisé égaleront de façon avantageuse pour caractériser le courant de sortie d'un convertisseur de mesure de tension et de courant. REVENI > ICATI 0N 1 - Montage pour transformer un courant d'en-tr8sen un courant de sortie proportionnel contraint, en particulier pour des convertisseurs de courant de mesure a redresseur, caractérisé en ce que le circuit de sortie 8, 19 conprend une résistaai.ce variable 19 et forme une branche d'un pont à résistances 8, 16, 17, 18, 19 dont les diagonales d'alimentation 14, 15 reçoivent Je courant d'entrée I, la tension aux diagonales de mesure 20, 21 actionnant un organe de réglage 23, 19 qui actionne la résistance variable 19 dans le circuit de sortie 8, 19 de façon que la tension aux diagonales de mesure 20, 21 s'annule. 2 - Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance variable est formée par le circuit collecteur émetteur d'un transistor 27, ce transistor jouant en même temps le rôle d'indicateur de zéro. 3 - Montage suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu en avant du transistor 27 jouant le rôle de résistance variable au moins un deuxième transistor 26 en montage Darlington. 4 - Montage suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu' aussi bien la branche du pont qui est opposée au circuit de sortie que la branche QA est montée en série avec le circuit de sortie comprennent chacune une résistance ohmique, 16, 18, la quatrième branche du pont étant formée par le montage en série d'une résistance ohmique 17 et d'au moins une diode 28. 5 - Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un condensateur 30 est monté en parallèle avec la quatrième branche du pont.