Brevet FR2079323A1 — publié le 19711112

La présente invention concerne un watt-heuremètre de type électronique et statique qui sert à compter les ira-pulsions d'un signal de sortie proportionnel à l'énergie électrique à mesurer. 5 La plupart des watt-heuremètres classiques sont des watt-heuremètres du type à induction et mettent en pratique tin procédé dans lequel on compte le nombre de tours d'un disque entraîné en rotation par induction électromagnétique. Par conséquent, le watt-heuremètre classique comporte 10 des inconvénients tels que, par exemple, l'usure de ses parties tournantes, ce qui aboutit à la détérioration de l'ensemble dudit watt-heuremètre, et l'amélioration de sa caractéristique comporte une limitation théorique. L'invention a, par conséquent, pour objets : 15 - un nouvel agencement d'un watt-heuremètre à diodes, permettant d'éliminer tous les inconvénients des dispositifs classiques mentionnés précédemment ; un watt-heuremètre électronique dont l'agencement électrique très simple utilise des composants ordinaires, 20 dont la précision est élevée et dont la durée de vie est supérieure ; - un watt-heuremètre de type statique, dans lequel des impulsions de fréquence proportionnelle à une puissance électrique sont engendrées par un circuit simple comprenant 25 des diodes et quelques transistors, l'énergie électrique à mesurer étant indiquée par comptage du nombre d'impulsions ; - un watt-heuremètre à diodes comprenant un circuit redresseur quadratique présentant une caractéristique uniforme, que l'on obtient facilement en transformant un cir- 30 cuit redresseur quadratique à diodes ou analogue en des circuits intégrés. La nature, l'utilité et le principe de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui va suivre, en regard du dessin annexé donné uni-35 quement à titre d'exemple non limitatif, sur lequel : La figure 1 est un schéma électrique représentant un exemple du watt-heuremètre à diodes selon l'invention. La figure 2 est un schéma électrique représentant un circuit à diodes du type à redressement à une seule alternance, 40 inclus dans la figure 1. 71 04090 2 2079323 La figure 3 présente une caractéristique tension-courant (la tension étant représentée en fonction du courant) du circuit représenté sur la figure 2. La figure 4 est un schéma électrique représentant 5 un circuit à diodes du type à redressement à double alternance. Les figures 5 et 6 sont des schémas électriques représentant chacun d'autres exemples d'exécution de l'invention. La partie W de la figure 1, située à gauche d'une 10 ligne L en traits interrompus, représente un circuit de détection de puissance du type à diodes, tandis que la partie A de cette figure, située à droite de la même ligne, représente un circuit de transformation en impulsions d'un courant différentiel. 15 Dans un procédé de détection de puissance selon l'invention, on utilise la théorie d'un système dit système quadratique de somme et de différence, et l'on utilise des diodes pour un circuit redresseur quadratique de ce système. On connaît, comme procédés basés sur un circuit 20 redresseur quadratique utilisant une diode, un procédé dans lequel la caractéristique tension-courant de la diode elle-même est une fonction exponentielle et dans lequel on en utilise un intervalle étroit de faible tension en la considérant approximativement comme une caractéristique quadratique, ainsi 25 qu'un procédé à fonction représentée par une ligne polygonale, dans lequel on utilise un certain nombre de diodes et de résistances et une source d'alimentation électrique continue. Le premier procédé présente des inconvénients tels que les suivants : on n'obtient la précision désirée que dans un 30 intervalle extrêmement étroit, le niveau de sortie est faible, et l'on ne peut obtenir pratiquement de circuit quadratique de précision élevée. Par ailleurs, bien que le second procédé permette d'obtenir un niveau de sortie relativement élevé, il comporte une erreur due à 1'approximation de la 35 ligne polygonale. De plus, le second procédé nécessite une source électrique continue obtenue au moyen d'une diode à tension constante (diode de Zener) ou de composants analogues, et 1'on ne peut , par conséquent, obtenir de circuit quadratique de précision élevée malgré la complication du montage. 71 04090 5 2079323 On utilise maintenant, dans le cadre de l'invention, un procédé dans lequel on ajoute successivement les chutes de tension directes des diodes. Le procédé utilise le fait que des diodes d-, d0f...d„ sont carabinées avec des résistances 12* n 5 r1Ar2, ...rn, comme le ftiontre la figure 2, qu'un courant traverse les diodes d1,dg,...dn dans l'ordre indiqué, sous l'effet de l'accroissement d'une tension appliquée, et que cela aboutit à l'addition successive de ces chutes de tension directes, de sorte que l'on obtient une caractéristique tension-10 oourant du type de celle représentée sur la figure 3, c'est-à-dire une caractéristique quadratique. Dans ce cas, on peut obtenir une caractéristique de redressement quadratique avec une précision élevée en ajustant les valeurs des résistances r-j# r2"*,rn' le r®sultat en est 3ue l'on effectue, en 15 conséquence, une opération de redressement quadratique complète. Les symboles de référence Da^ et Da2, sur la figure 1, représentent des circuits à diode présentant la caractéristique de redressement quadratique décrite ci-dessus. On applique une tension (e + Ri) au circuit à diode Da1# de 20 sorte qu'un courant I1 proportionnel à (e + Ri) le traverse, tandis que l'on applique une tension (e - Ri) au circuit à dio-de Da2, de sorte qu'un courant I2 proportionnel à (e - Ri) le traverse. Sur la figure 1, le symbole de référai ce e désigne la tension secondaire d'un transformateur T^, le 25 symbole i désigne le courant secondaire d'un transformateur T2 , le symbole R désigne la résistance de charge du transformateur Tg, le symbole V désigne la tension d'entrée et le symbole I le courant d'entrée. Les courants 1^ et sont transformés en courants 1^ et l21 respectivement par des 30 transistors Tr^ et Tr^ , et un courant égal à la différence I-j-j-Ig-j desdits courants décharge (charge) un condensateur C. Les courants 1^^ et sont proportionnels aux courants 1^ et I2 respectivement et, par conséquent, leur différence X11 " I2^ est proportionnelle à (I-j - I2 ), c'est-à-dire à 4 Rei. 35 En d'autres termes, la différence de courant est proportionel-le à une puissance ei. Lorsque la tension de charge du condensateur C devient supérieure à la tension entre la base et l'émetteur d'un transistor Tr^, de sorte que ce transistor commence à être conducteur, le condensateur C est chargé 40 brusquement dans le sens inverse par un courant de réaction if 71 04090 h 2079323 fourni par uri transformateur de réaction Tf , de sorte que le transistor Tr^ devient non-conducteur au moment où un 3 courant impulsionnel circule vers le côté collecteur. De plus, la même opération que celle mentionnée plus haut se 5 répète, le condensateur étant déchargé (chargé) par le courant égal à la différence 1^ - . Dans ce cas, une diode Dz à tension constante rend constante la valeur de crête de la tension de réaction de sorte que la tension inverse de charge du condensateur est constante à tout instant et que la 10 vitesse de décharge de ce condensateur est proportionnelle à la différence de courants 1^ - * Par conséquent, la fréquence de répétition de la charge et de la décharge, c'est-à-dire la fréquence f des impulsions de courant produites du côté collecteur du transistor Tr^, sera proportionnelle à 15 I-)-] ~ ^21 ' c'est-^-di^e à 4 Rei. En d'autres termes, la fréquence est proportionnelle à la puissance ie. En comptant ces impulsions récurrentes au moyen d'un compteur F, on peut obtenir une énergie électrique à mesurer. On utilise une diode D^ dans un but de protection 20 contre l'application d'une tension excessive, tandis qu'une diode D2 sert à améliorer la caractéristique. Le symbole de référence S représente un redresseur pour source d'alimentation électrique continue des transistors Tr^, Tr2 et Tr^. Par ailleurs, dans chacun des transistors Tr^ et Tr2 repré-25 sentes sur la figure 1, on utilise la combinaison de sa base et de son émetteur comme diode, et l'on donne aux transistors une résistance élevée à l'aide des collecteurs, ce qui permet de les utiliser comme source de courant pour le condensateur C. Dans ce cas, il n'est pas toujours nécessaire de prévoir 30 un amplificateur opérationnel, et l'on complète simplement le montage au moyen des transistors Tr^ et Tr2» Si l'on désire cependant un watt-heuremètre de précision supérieure, on peut utiliser l'amplificateur opérationnel au lieu des transistors Tr^ et Tr2. 35 Dans le watt-heuremètre à diodes selon l'invention du type décrit ci-dessus, les circuits à diode Da^ et Da2 fonctionnent chacun pendant un demi-cycle respectif. De ce fait, lorsque des harmoniques pairs sont présents, on obtient une erreur fâcheuse. 71 04090 5 2079323 Pour supprimer cet inconvénient, les figures 5 et 6 représentent des watt-heuremètrès utilisant chacun un circuit à diodes du type à redressement à double alternance. Un circuit à di,ode Da.^ comprend le circuit à diode Da^ comportant 5 en plus une diode dQ; tandis qu'un circuit à diodes Da2-j comprend le circuit à diode Da2 comportant en plus la diode dQ, comme le montre la figure 4. D'abord, les diodes do et d^ en combinaison effectuent un redressement à double alternance, et un courant obtenu par le redressement à double 10 alternance traverse des diodes d2, d^,... dn. Sur la figure 5, une tension est divisée en deux tensions (e + Ri) et (e - Ri) au moyen de résistances R^ fet R2. Sur la figure 6, on utilise un procédé dans lequel une tension est divisée au moyen des transformateurs et T2. Le symbole de référence A représente 15 le circuit de transformation courant de différence-impulsions mentionné précédemment, dont on peut composer le circuit en utilisant la charge et la décharge du condensateur C ou bien un système magnétique de charge et de décharge. Il va de soi que des modifications peuvent être 20 apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. 71 04090 6 2079323 REVENDICATIONS 1.- Watt-heuremètre à diodes, caractérisé en ce qu'il comprend deux circuits redresseurs quadratiques, un amplificateur de courant différentiel monté sur les côtés de 5 sortie des deux circuits redresseurs quadratiques, et un condensateur de charge et de décharge monté du côté de sortie dudit amplificateur de courant différentiel, une somme et une différence de deux tensions proportionnelles à une tension et un courant à mesurer éteint respectivement appliquées aux 10 côtés d'entrée des deux circuits redresseurs quadratiques, ledit amplificateur différentiel détectant et amplifiant une différence des courants de sortie fournis respectivement par lesdlts circuits redresseurs quadratiques, les courants de sortie dudit amplificateur traversant ledit condensateur de 15 façon à provoquer sa charge et sa décharge répétitives, dont on compte le nombre de répétitions. 2.- Watt-heuremètre à diodes selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit redresseur quadratique dans lequel des diodes au nombre requis sont 20 montées en série et des résistances sont branchées convenablement aux points appropriés de liaison entre lesdites diodes. 3.- Watt-heuremètre à diodes selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites diodes dudit circuit redresseur quadratique est remplacée par un transistor 25 dudit amplificateur de courant différentiel, et en ce qu'au moins une base et un émetteur dudit transistor sont reliés entre eux de façon à fonctionner de la même façon que ladite diode. 4.- Watt-heuremètre à diodes selon la revendication 1, . caractérisé en ce que ledit circuit redresseur quadratique 30 est un circuit à diodes du type à redressement à double alternance . 5.- Watt-heuremètre à diodes selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit condensateur de charge et de déchargeeÉt monté entre une base et un émetteur d'un transis- 35 tor par l'intermédiaire d'une diode, un transformateur de réaction se trouve du côté collecteur dudit transistor, et une impulsion secondaire dudit transformateur de réaction est renvoyée audit condensateur pour le charger et le décharger.