Brevet FR2077293A1 — publié le 19711022

La présente imranSiûXi concerne an i-oc-f le dé cc-imande i processus de travail, notamment le dragage, aana l&Huel on utilise au moins un capteur, par exemple un capteur dé pression, avec un signal de sortie électrifue après l'amplification au 5 moyen d'un amplificateur pour la commande du processus et d^is lequel on réalise tua cycle de mesure cowpr-iiant au aoins un? îa-sure précédée par au moins an étalonnage, '= talonnade au coua*^ duquel le capteur est soumis à un état à'é-calonnagè pour produire un signal d'étalonnage initial et pendant la mesure le cap-10 teur est soumis à un état de mesure pour produire un. signal le mesure. Un procédé du type indiqué est connu, cspendjui* il n'est axé sur l'étalonnage de la valeur de déviation mais réalise simplement un étalonnage correct-erroné. 15 On connaît également tin procédé de mesure utilisant des capteurs avec un signal de sortie électrique amplifié par un amplificateur pour la commande d'un processus mais sans étalonnage. Cette mesure est suffisamment précise pour de nombreux types de processus mais l'inconvénient réside en ce que les capteurs doi-20 vent être d'une très grande qualité pour assurer une lecture linéaire tandis que la qualité de l'amplificateur ert sans importance de sorte qu'il n'y a pas de limite aux exigences envisagées pour la qualité. Si la déviation d'un élément de détection dans un capteur fournit une tension de 0,001 volt* il en résulte 25 qu'un compteur est nécessaire pour sauter deux chiffres, ce qui nécessite une tension de commande de 2 volts, et 1*amplifieatear doit également avoir un facteur d'amplification exactement de 2000 et ne pas montrer de déviation, car autrement la mesure est totalement erronée. 30 Par conséquent, un appareil très coûteux est nécessaire qui doit être remplacé très rapidement si des défauts apparaissent, plus particulièrement étant donné que le réglage de l'appareil est très facilement décalé par des secousses et des chocs se produisant pendant l'opération de travail proprement dit par 35 exemple l'opération de dragage. L'invention crée un procédé perfectionné du type indiqué utilisant des résultats de mesure extrêmement précis à partir d'amplificateurs et de capteurs disponibles dans le commerce. A cette fin, le procédé conforme à l'invention est caracté- gAD ORIGNAL 71 02117 2 2077293 s?iaé aa ae que le cyele de mesure comprend au moins deux étalonnages à des états d'étalonnage différents et le .signal de référence relatif à la mesure eat obtenu en produisant la différence de signaux entre le signal de mesure et un des signaux d'étalôfi» 5 nage de l'un des deux étalonnages, cette différence de signaux est multiplié® par la différence des signaux ûe référence associée avec la différence d'état, la différence des signaux de ?ê-férenes étant divisés par la différence des signaux d'étalonnage des deux étalonnages, et le résultat est ajouté algébriquement 10 à 1 *1». dgs signasse &8étalonnage de référence associé avec l'un des états d'étalonnage. Ce procédé est efficace aerne avec des déviations relativement importantes tant de la linéarité que de l'amplification du ■saptetir. Le cycle dis*© si peu â® temps que le signal de sortie 15 amplifié est essentiellement constant pendant chaque cycle. Cependant, deux étalonnages peuvent être réalisés par cycle ai on utilise un ©apte-or suffisamment précis qui est essentiellement linéaire dans la garnis® d@ mesure. Suivant un autre mode de réalisation préféré du procédé de 20 l'invention, le signal d5étalonnage amplifié du capteur est déterminé avec un état d'étalonnage variant graduellement dans la gamme de mesura. L'invention ast représentée, à titre-d'exemple non "limitatif» aux dessins annexés0 25 La fig. 1 est un, diagramme de circuit donné à titre d ' exemple pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à'l'invention. La fig. 2 représenta un schéma de circuit simplifié. La fig. 3 illustre sous la forme d'un graphique un autre développement du procédé de l'invention. 30 La fig. 4 représente un exemple d'un commutateur à sélecteur pour le circuit illustré à la fig. 1. La fig* 5 est un diagramme représentant un appareil pour la-mise en oeuvre d'un autre procédé développé conformément à l'inventions ' 35 d@ mieux comprendre- le procédé de l'invention, on se repoi-tera tout d'aboixl à la fig» 3» ' Le Imt de l'invention est de reproduire les différences de pression linéaire par rapport à l'atmosphère lui suivent, en fait* une course linéaire pendant le processus de dragage. Les valeurs fSAD ORIGINAL 71 02117 3 2077293 reproduites sont utilisées pour influencer le processus de dragage. A la fig. 3» les pressions P chargeant un capteur de pression 1 sont indiquées en abscisse et les signaux de sortie 5 amplifiés S, W du capteur de pression et les signaux de référence Y associés avec les pressions P sont indiqués en ordonnée. S'il n'y a pas de déviations dans le capteur de pression et 1*amplificateur, les signaux de sortie amplifiés du capteur de 10 pression 1 se trouvent le long d'une ligne L. Toutefois, étant donné qu'en fait les capteurs de pression sont chargés d'un côté, un décalage "0" apparaît. De même, leurs linéarités ne sont pas exactes. Les signaux de sortie amplifiés V et S se trouvent sur la ligne L'. Pour faire des lectures s'approchant 15 aussi près que possible de la réalité, le capteur de pression est chargé par quatre pressions d'étalonnage P^-P^ qui doivent reproduire les valeurs Y^-Y^ sur une échelle de lecture, mais qui reproduisent, en fait, les valeurs A la valeur PQ un signal de sortie amplifié WQ apparaît qui doit être déduit 20 du signal de sortie amplifié dans la gamme de mesure I. Une deuxième correction doit ensuite être réalisée pour obtenir une lecture sûre dans la gamme de mesure I, étant donné qtià la pression P.j, le signal de sortie amplifié » W>j, à la place de Y^. Pour amener les points de la ligne Yq à (W^ - WQ) (cette ligne 25 pouvant être écrite sous la forme y = x tg a) aux points convenables sur la ligne L (cette ligne pouvant être écrite sous la forme y « x tg b), la ligne y « x tg a doit être multipliée par 30 T1 "To tgb P1 -po tga W1 - Wo p1 -po Y1 - Yo W1 - Wo Bans la gamme de mesure I, les valeurs mesurées doivent, par Y — Y conséquent, être multipliées par 1 0 , après quoi Yn doit 35 w1 - WQ de nouveau être ajouté. Etant donné que dans ce cas Yq ■ 0, ceci est très simple. La correction est déterminée d'une manière analogue dans la gamme de mesure II. Gomme indiqué ci-dessus, à la pression P^, 71 02117 4 2077293 10 20 le signal de sortie amplifié » à la place de Y^. Ceci signifie une correction d'addition de -W^. La correction et la déviation de l'amplificateur à partir de la correction de linéa- Y Y rité du capteur sont obtenues en multipliant par 2 ~ 1 # s» Le déplacement vertical par Y^ doit être ensuite corrigé par 1'addition de Y^• Si le signal de sortie de mesure S rentre dans la gamme de mesure n, la formule de correction peut être écrite de la manière suivante : S&0 - Kn) - *(*-1)^ (ln " Tri) + vwn w(n-1)' T(n-1)* Sur le graphique, le signal de mesure S a une valeur apparte-15 nant à la gamme de mesure ni. Avec la formule de correction, ce dernier devient par conséquent sju* (sir[ - w2) (Sjh - w2) SJJJ sill t5 "T2 w3 "wa T? " T2 *3 I ro -t—r +T2-^SÏII qui est la valeur corrigée du signal de mesure. Les explications précédentes permettent de comprendre aisé-25 ment le circuit illustré en détail à la fig. 1. Dahs le mode de réalisation représenté, le capteur de pression 1 comprend deux chambres de mesure 1a, 1b ayant entre elles un diaphragme de mesure déformable dont la déformation produit un signal électrique. Pour corriger les déviations dans le signal de sortie, une 30 position de départ est tout d'abord étalonnée en soumettant les chambres de mesure 1a, 1b à une pression identique par ouverture d'une soupape 5 et en déplaçant les soupapes à trois voies 6, 7 dans la position représentée par les conduites 2, 3 qui sont remplies par une pompe 38. Un tambour de commuta-35 tion 20 ferme en même temps a:a commutateur 8 tandis que les mémoires 21, 48 sont vidées simultanément. Le signal de sortie délivré ensuite par le capteur de pression 1 est amplifié par un amplificateur 10 et le signal de sortie amplifié comprend alors les erreurs du capteur de pression 1 pendant cet étalon- 71 02117 5 2077293 aafie. Ce signal est emmagasiné comme Wq dans la mémoire 21. 7>a râleur de référence YQ associée avec cette position a déjà été emmagasinée dans la mémoire 26. Le tambour de commutation 5 20 continue alors à tourner et applique à la chambre de mesure la une pression d'étalonnage P^ qui esfc associée avec la ioa-pape 5 et dont le signal d'étalonnage de référence Y,, esv emmagasiné dans la mémoire 27. Le signal de sortie délivré va?: le capteur de pression 1 passe ensuite par l'intermédiaire 10 de l'amplificateur 10 et du commutateur è sélecteur 9a à la mémoire 22 préalablement vidée lors de l'opération du commutateur 8'. Le tambour de commutation 20 alimente de la même façon les mémoires 23 - 25 par l'intermédiaire des commutateurs 8", 8"', les références ayant déjà été emmagasinées dans les mé-15 moires 28 - 30. TJn signal de mesure S dans la première gamme de mesure I est dirigé par un commutateur à sélecteur 9 par l'intermédiaire de la liaison 60 vers un correcteur pour la première zone de mesure I. Dans un dispositif de soustraction 40, le signal est réduit algébriquement par un signal 20 Wq délivré par une mémoire 21. Le signal de sortie du dispositif de soustraction est - Wq. En même temps (W^ - Wq) est déterminé dans le dispositif de soustraction 31 par la soustraction successive des signaux Wq et arrivant depuis les mémoires 21 et 22, tandis que (Y^ - Yq) est calculé dans le 25 dispositif de soustraction 35 par la soustraction des signaux arrivant des mémoires 26 et 27. La division dans un dispositif Y — Y de division 44 produit 1 0 , laquelle valeur est emmaga- W1 - *0 sinée dans la mémoire 48. Dans la durée entre deux étalonnages, 30 les mémoires 21 et 48 délivrent en continu ces signaux de calcul au dispositif de soustraction 40 et à un dispositif de multiplication 52. A la sortie du dispositif de multiplieatiori 52, le signal de mesure S'^ a en même temps acquis la valeur : . S' = (S. - WJ — a I 1 0 (Wl - WQ) L'addition algébrique dans un dispositif d'addition 56 de la valeur Yq produit le signal de mesure corrigé s BAD ORIGINAL 71 02117 6 2077293 -m (Y1 - YJ S? - (S, » Wj —L g- + y I 1 ° (W1 - Wc) ° Ce signal de mesure est ©nvoyé par l'intermédiaire du commuta-tepr à sélecteur 9ç au dispositif de traitement et d'indication 19. De la même façon9 les signaux W^, Wg et sont soustraits à partir des signaux de mesure STj, STTT et Sjj dans las dispositifs de soustraction 41, 42, 43 et par 1'intermédiaire des dispositifs de soustraction 32, 36, 33, 37, 34 et 395 des dispositifs de division 45, 46, 47 et des mémoires 49, 50, 51, les signaux de mesure partiellement corrigés Ss^T, S5TjT et S'jy sont multipliés en 53, 54 et 55 par (ï2 - T.|) (T^ - îg) (T4 - T?) respectivement, tandis 1' '(f2 - 8t - W3 que les valeurs de référence Y^, Tg et sont ajoutées en 57s 58 et 59, En faisant cas corrections, la valeur réelle est très approchée quelle que soit l'utilisation d'amplificateurs et d© 20 capteurs relativement simples de sorte qu'une précision pratiquement de laboratoire peut être obtenue dans des conditions de travail comme le dragage. Le signal de mesure corrigé peut être utilisé pour commander le processus de dragage, par exemple, pour régler les soupapes 23 de charge 141 du processus de dragage adapté au chargement d'un espace 2a comme on l'a déjà décrit. La fig. 2 est un schéma de circuit simplifié. On suppose que sur toute la gamme de mesure, le capteur de pression 101 a une déviation suffisamment.faible dans la linéarité pour permettre 30 les observations. La fig. 2 représente un capteur de pression 101 comprenant deux chambres dans ce mode de réalisation. Les deux chambres 101a, 101b sont reliées aux conduites de pression 102 et 103 qui peuvent être raccordées par l'intermédiaire de soupapes à trois voies 107, 106 aux conduites de mesure 35 102b et/ou iû3b ou aux conditions d'étalonnage 102a, 103a. Une pompe 138 assure que les e-onduites d&baloanage 102a, 103a débordent toujours de sorte que les niveaux restent constants. Pour l'étalonnage "O", on utilise les conduites d'étalonnage 102a, 103a, une soupape 105 étant placée dans la position illusBAD ORIGINAL 71 02117 7 2077293 trée. Une pression identique est ensuite appliquée aux deux chambres 101a, 101b du capteur de pression 101, les soupapes à trois voies 106, 107 étant également placées dans la position illustrée, de sorte que l'indication doit également être 0. 5 Si le capteur de pression 101 délivre ensuite néanmoins un signal, le signal passe par l'intermédiaire de l'amplificateur 110 et du commutateur fermé de répartition 108 vers un dispositif de soustraction 112 qui soustrait ce signal du signal de référence à partir de la mémoire 111, c'est-à-dire, dans ce cas, 10 par conséquent, 0. le résultat est transféré à la mémoire 113 qui continue à délivrer le signal au dispositif de soustraction 114 jusqu'à l'étalonnage suivant. Le commutateur de répartition 108 est ensuite ouvert à nouveau, lorsque le commutateur de répartition 108 est ensuite actionné, la mémoire 113 est 15 simultanément vidée. La fermeture de la soupape 105 et si cela est nécessaire le changement de la soupape à trois voies 107 remplissent le tube d'étalonnage 103a, de sorte que la chambre 101b est chargée à une valeur prédéterminée, à savoir la grandeur de 20 pression 104. L'opération peut être exécutée, par exemple, par un tambour de commutation 120 actionnant les divers commutateurs par l'intermédiaire des liàisons 105a - 109a. Dana la deuxième position d'étalonnage, le commutateur de répartition 109 est fermé. Le signal de sortie du dispositif de soustrac-25 tion 114 est ensuite le signal d* étalonnage corrigé pour "0" associé avec une charge du capteur de pression 101 par une colonne 104. Le signal de référence associé est emmagasiné dans la mémoire 115 qni, par division par le signal d'étalonnage corrigé, délivre le signal d'erreur emmagasiné dans la mémoire 30 117 qui fournit le signal d'erreur au diviseur 118 jusqu'à l'étalonnage suivant. Le commutateur de répartition 109 peut ensuite être ouvert à nouveau jusqu'à l'étalonnage suivant. Dans ce cas également, la mémoire 117 est vidée simultanément avec la fermeture du commutateur 109. 35 Pendant une mesure, le signal de mesure entrant S à déter miner comporte les inexactitudes suivantes : a : la déviation "0", et R î la déviation de sensibilité : S' » a + HS. En 114, a est retiré de ce signal par soustraction, ce qui laisse ES. R est également connu par comparaison et étalonnage. En 118, 71 02117 8 2077293 le signal restant ES est divisé par E, ce qui laisse seulement S dans l'instrument de traitement et de lecture 119. Le mode de réalisation du commutateur à sélecteur 9 illustré à la fig. 4 comprend des dispositifs de commutation disposés 5 d§ns les rectangles 9a - 9£ (correspondant aux rectangles représentés à la fig. 1). Un signal amplifié S passe par l'intermédiaire des liaisons 75» 76 vers les rectangles 9a, 9b. Dans le rectangle 9a, le signal S est introduit dans le groupe de changement de polarité 70 qui transforme le signal de mesure 10 positif S en an signal négatif -S de valeur identique. Les signaux d'étalonnage sont transférés des mémoires 21- 24 aux dispositifs d'addition 71-74. Incorporé dans chacun des dispositifs d'addition 71 - 74 se trouve un commutateur qui, lorsqu'une tension nulle ou une tension positive est atteinte, 15 envoie un signal de commande aux commutateurs associés 71b-"74b, 71ç - 74c, et lorsqu'une tension négative est atteinte, fournit une liaison aux dispositifs d'addition suivants 72 - 74. Ceci peut être réalisé très simplement au moyen de tubes électroniques ou de transistors (non représentés). Un signal négatif S qui 20 appartient à la troisième gamme de mesure en fonction de sa tension, comporte par conséquent une tensiofe supérieure à ff^ mais inférieure à W^0 Etant donné que 71 délivre un signal de commande seulement lorsqu'une tension nulle ou une tension positive a été atteinte, la liaison 77 est reliée et le signal 25 de commande passe de 77a à 72. Le résultat de cette addition est également négatif c'est-à-dire que dans ce cas la. liaison 77a est également relié® à la liaison 77à A cette fin, dans le mode de réalisation illustré, le capteur de pression 201 peut, si on le désire, être étalonné dans 71 02117 9 2077293 la position non pressurisée en plaçant xe b-~rd supérieur 236 d'un tube flexible 203 en dessous du capteur de pression 201. Lorsque la soupape 235 est ouverte, les deux chambres du capteur de pression 201 sont reliées à la pression de l'atmosphère et le signal de sortie est le signal "O". Le bord supérieur 230 est ensuite déplacé dans la position initiale d*étalonnage et la soupape de dégagement 235 est fermée dès que l'eau délivrée peu la pompe 238 émerge, le bord supérieur 236 du -cube flexible 203 étant dans une position identique précise correspondant à celle du diaphragme du capteur de pression 201 qui, par conséquent, ne délivre pas de signal de sortie. Pour l'étalonnage, les commutateurs 208, 209 sont reliés dans la position la plus basse. Un signal de sortie délivré par le capteur de pression 201 passe par l'intermédiaire de la liaison 237» de l'amplificateur 210, de la liaison 239, du commutateur 209 et de la liaison 227 vers une -cète d'enregistrement 213 associée avec une piste d'un enregistreur à deux pistes 223, affectant la forme d'un enregistreur pnotographique, électrostatique ou analogue en courant continu. En même temps, dans cette position d'étalonnage, une source de courant constant 217 délivre à un curseur 2T1, par l'intermédiaire d'une résistance étalonnée 241, une tension qui passe par l'intermédiaire de la liaison 224, du commutateur 208 et de la liaison 225 vers la tête d'enregistrement 212 de l'Titre piste de 1'enregistreur à deux pistes 223. Etant donné qae l'élévation du bord supérieur 236 par un moteur 207 relié mécaniquement au curseur 211 du potentiomètre étalonné 241, produit un signal de référence linéaire, un signal linéaire ess également enregistré sur le ruban à deux pistes ou mémoire d'enregistrement dans l'enregistreur. Pour la mesure, les commutateurs 208, 209 sont placés dans la position supérieure et la soupape à trois voies 206 est placée dans la position de mesure. Un signal de sortie amplifié passe ensuite par l'intermédiaire de la liaison 240 vers un dispositif de soustraction 216 qui soustrait ce signal du signal lu par la tête de lecture 215. Si le signal est positif, il passe par l'intermédiaire de la liaison 230 vers un groupe de commande 220 qui délivre un signal pour la rotation du moteur du capteur. Si le signal est négatif, le groupe de commande 222 BAO ORIGINAL 71 02117 10 2077293 et la liaison 234 commandent le moteur du capteur dans la direction opposée. Dès qu'une tension "0" a été atteinte, le moteur est arrêté par un signal à partir du groupe de commande 221 par la liaison 232 et en même temps par 15intermédiaire de la liaison 229, un commutateur 218 est modifié et relie le signal de la tête de lecture 214 pour le signai de référence à l'enregistreur 219® BAD ORIGINAL 71 02117 11 2077293 REVENDICATIONS 1. Procédé de coaœande d'un processus de travail, notamment de dragage, dans lequel on utilise au moins un capteur, par exemple un capteur de pression, avec un signal de sortie élec- 5 trique après l'amplification au moyen d'un amplificateur pour la commande du processus et dans lequel on réalise tin cycle de mesure comprenant au moins une mesure précédée par au moins un étalonnage, étalonnage au cours duquel le capteur est soumis à un état d'étalonnage pour produire un signal d'étalonnage initial 10 et pendant la mesure le capteur est soumis à un état de mesure pour produire un signal de mesure, caractérisé en ce que le cycle de mesure comprend au moins deux étalonnages à des états d'étalonnage différents, en ce que le signal de référence relatif à la mesure est obtenu en produisant la différence de 15 signaux Sjjj - W2 entre le signal de mesure SIII et un signal d'étalonnage W2 d'un des deux étalonnages, cette différence de signaux W2 étant multipliée par la différence des si gnaux de référence - T2 associée avec la différence d'état *3 ~ *2' dif*érence des signaux de référence étant divisée 20 par la différence des signaux d'étalonnage - W2 des deux étalonnages et en ce que le résultat est ajouté algébriquement à un signal d'étalonnage de référence T2 associé avec tm état d'étalonnage P2• 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 qu'on utilise au moins un capteur linéaire et en ce que chaque cycle comprend seulement deux étalonnages. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le signal d'étalonnage amplifié du capteur est déterminé avec un état d'étalonnage variant graduellement. 30 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendication® 1 à 3, cet appareil ayant un dispositif de mesure comprenant au moins un capteur dont une sortie électrique est reliée à un amplificateur ayant sa sortie reliée à un dispositif d'affichage, d'enregistrement et de commande pour commander 35 le processus et comportant un dispositif d'étalonnage pour charger le capteur dans l'état d'étalonnage, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étalonnage qui peut charger le capteur dans au moins deux états d'étalonnage différents, un dispositif d'enregistrement pour enregistrer et reproduire pendant la 71 02117 12 2077293 mesure les signaux d'étalonnage initiaux amplifiés du capteur, un dispositif de soustraction pour produire la différence de signaux Sjjj - W2 entre un signal d'étalonnage W2 des deux étalonnages et le signal de mesure un dispositif de calcul /o — w ^ (y —» t ^ paur calculer la valeur v III *" 2J v 3 2. qui est le pro- ff3 - W2 duit de la différence des signaux SIII - W2 et la différence des signaux de référence Y^ - Y2 associée avec la différence d'état P3 - P2, ce produit étant divisé par la différence des signaux d'étalonnage - W2 des deux étalonnages, et un dispositif d'addition pour additionner algébriquement le signal de sortie du dispositif de calcul à un signal d'étalonnage de référence Y2 associé avec un état d'étalonnage P2, la sortie du dispositif d'addition étant reliée à l'entrée du dispositif d'affichage, d'enregistrement et de commande.