Brevet FR2086348A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne un dispositif pour la multiplication de deux grandeurs convertibles en courants électriques, et notamment pour compteurs d'électricité de précision, le courant somme alimentant le filament d'un premier thermocouple et le courant différentiel le filament d'un second thermocouple. Des appareils comportant des pièces mobiles sont généralement utilisés pour la multiplication et la mesure de grandeurs électriques. La tendance à développer des appareils ne comportant que des composants statiques a déjà conduit à proposer un dispositif multiplicateur, fonctionnant par multiplication thermique. Ce procédé repose sur le fait que la chaleur dissipée par la résistance d'un filament varie rigoureusement comme le carré du courant qui le traverse. Lorsque cette dissipation de chaleur produit une différence de température proportionnelIe, puis une tension proportionnelle à cette dernière, la relation entre le courant d'entrée et la tension de sortie est également quadratique. Il est ainsi possible d'utiliser la relation mathématique pour la multiplication. Un dispositif connu, utilisant cette relation mathématique et la propriété d'un thermocouple, fonctionne avec deux convertisseurs inductifs. Le courant somme des grandeurs à multiplier est appliqué au primaire d'un des convertisseurs et le courant différentiel à l'autre convertisseur. Les enroulements secondaires de ces convertisseurs sont chacun en série avec le filament dçun thermocouple. Les tensions de sortie, délivrées par les thermocouples, sont finalement soustraites l'une de l'autre, pour fournir une tension proportionnelle au produit des courants d'entrée La précision de ce dispositif n'est tuutefois que d'environ par suite des propriétés des composants utilisés. L'étendue de mesure réalisable avec ce dispositif est en outre très limitée, par suite des effets Thomson et Peltier affectant le thermocouple. L'invention a pour objet un dispositif multiplicateur dont -4 l'erreur de mesure systématique est inférieure à 10 4 et qui permet d'effectuer des mesures sur une large étendue. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les thermocouples utilisés sont des thermocouples multiples Une réalisation avantageuse de l'invention consiste à relier les amplificateurs opérationnels et les filaments des thermocnnvertisseurs directement aux bornes d'entrée des divers courants, au moyen de composants passifs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique qui représente le schéma d'un exemple de réalisatioo. Le dispositif représenté sert à mesurer une puissance électrique. Il s'agit donc de former le produit d'un courant I et d'une tension U. Le courant I est appliqué aux bornes d'entrée 1 du montage et la tension U aux bornes d'-entrée. Les résistances R , insérées dans les circuits d'entrée de la tension U, adaptent les valeurs absolues des courants partiels- II et IU que font circuler I et U.Ces courants partiels IU et II sont réunis par des résistances R égales, de fanon à former les cou rants IH1 et I Le schéma montre qu'un de ces derniers courants corres H2 pond à la somme de II et Iu, et l'autre à la différence des courants et Iu. Les conducteurs parcourus par les courants somme et différentiel sont reliés aux entrées 1 d'amplificateurs opérationnels V1, V2, la boucle de contre-réaction de chacun comportant en série une autre résistance R et un filament H1 ou H2. Les entrées 2 des amplificateurs opérationnels V1 et V2 sont reliées entre elles et à l'une des bornes d'entrée 2. Les filaments H1 et H2 appartiennent à des thermocouples multiples ou thermoconvertisseurs, récemment développés et constitués pratiquement par le montage en série de nombreux couples individuels, dont les tensions thermoélectriques s'additionnent. Une constitution appropriée élimine pratiquement l'effet Peltier et l'effet Thomson dans ces thermoconvertisseurs. Ces derniers peuvent ainsi, sur une large étendue de mesure, maintenir un écart de 10 seulement par rapport à la relation quadratique entre le courant dans le filament et la tension thermoélectrique. Les tensions thermoélectriques délivrées par les divers thermoconvertisseurs peuvent etre prélevées sur les bornes 3 et 4, et leur différence sur les bornes 5. Pour étudier ce schéma, il faut partir de la technique des amplificateurs opérationnels, c'est-à-dire considérer que les amplificateurs font toujours circuler dans leur contre-réaction un courant tel que leurs points somme - les entrées 1 des amplificateurs opérationnels - sont maintenus au potentiel de masse. Tout se passe donc comme si Ia tension U faisait circuler un courant u dans les mailles supérieure et inférieure d'entrée et comme si le courant II revenait également à l'entrée de courant, par le point somme et le côté antérieur des deux amplificateurs. Ces derniers n'absorbant aucun courant d'entrée dans le cas théorique, les deux courants Iu et II doivent toujours se composer pour former les U courants lH et IH2 qu-i circulent dans les filaments H1 et t H2 respecti- vement. En réalité, les amplificateurs ne sont naturellement pas parfaits, mais exigent une tension d'attaque à l'entrée et absorbent un certain courant, très faible d'ailleurs. En utilisant des amplificateurs opérationnels ayant un gain supérieur à 106 et montés dans des thermostats, afin que leur dérive demeure faible, on obtient à l'entrée des amplificateurs des tensions résiduelles ne dépassant pas 10 pV. Le dispositif selon l'invention permet par suite d'effectuer des mesures de puissance extrêmement précises. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vierit d'etre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour la multiplication de deux grandeurs convertibles en courants électriques, notamment pour les compteurs d'électricité de précision, dans lequel le courant somme est appliqué au filament d'un premier thermocouple et le courant différentiel au filament d'un second thermocouple, ledit dispositif étant caractérisé par l'emploi de thermocouples multiples (thermoconvertisseurs), dont les filaments sont insérés chacun dans la boucle de contre-réaction d'un amplificateur opérationnel. 2. Dispositif multiplicateur selon revendication 1, caractérisé en ce que les amplificateurs opérationnels et les filaments des thermoconvertisseurs sont reliés directeme-llt aux bornes d'entrée des courants individuels, au moyen de composants passifs.