Brevet FR2130729A1 — publié le 19721103

L'invention concerne un dispositif d«application de force é-lectromagnétique, et tin transmetteur de pression de fluide comportant ledit dispositif. Un dispositif d'application de force électromagnétique selon 5 l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend:un noyau en substance ferromagnétique muni de deux évidements annulaires} deux premiers enroulements disposés chacun dans un des évidements, et reliés en série et agencés pour produire dans le noyau des forces magnétomotrices égales} deux seconds enroulements disposés chacun 10 dans un des évidements, et reliés en série et agencés pour produire dans le noyau des forces électromotrices égales et opposées; et une armature tubulaire entourant le noyau et capable de se déplacer axialement par rapport à lui, si bien que l'interaction entre les courants passant, en service, à travers lesdits deux 15 premiers enroulements et lesdits deux seconds enroulements provoque l'application d'une force axiale à l'armature. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Pig. 1 est line vue en élévation latérale d'un transmetteur de 20 pression de fluide comportant un dispositif d'application de force électromagnétique selon l'invention; Fig. 2 est une vue en bout dudit transmetteur; Fig. 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2; 25 Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4—4 de la Fig.3; Fig. 5 est une vue en coupe fragmentaire suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3» Fig. 6 est une vue en perspective d'une pièce du dispositif en question; 30 Fig. 7 est une vue en perspective de pièces d'un dispositif stabilisateur de soufflet incorporé dans le transmetteur; Fig. 8 est une vue en perspective d'un dispositif de montage de plaques de condensateur incorporées dans le transmetteur; Fig. 9 est un schéma des circuits électriques du transmetteur. 35 Le transmetteur représenté comprend un corps en trois parties principales, à savoir un bâti principal 10, un support articulé 11, et un support de montage de soufflet 12, ces supports 11 et 12 étant fixés au bâti principal par des boulons, 13 et 14 respectivement. Le support 11 est en forme de fourche et se termine AO à une extrémité par deux pieds parallèles espacés 1 ta. Ce support 72 10935 2 2130729 fourchu 11 sert de support à pivot à un levier 15 et à un bras allengé en fourche 16. Les deux extrémités du bras 16 sont reliées à pivot aux deux pieds 11a au moyen de charnières 17 à lames de ressort croisées de type connu. Des charnières analogues 5 18 relient le levier 15 à l'extrémité opposée du support 11, si bien que le levier 15 et le bras 16 sont capables de pivoter autour d'axes parallèles espacés. L'extrémité libre du bras 1$ est reliée au levier 15 au moyen d'une bande métallique souple 19. La langueur du bras 16 est sensiblement plus grande que la lon-10 gueur de celui des bras du levier 15 auquel la bande 19 est reliée» Une extrémité d'un soufflet métallique élastique souple 20 est reliée au suppert 12 par l'intermédiaire d'un bouchon 21 a-justé de façon étanche dans cette extrémité du soufflet. Un bou-15 chon analogue 22 est ajusté de façon étanche dans l'autre extrémité du soufflet 20 et est fixé au bras 16 à côté de son extrémité libre. Le vide a été fait dans le soufflet, qui est donc sensible à la pression de n'importe quel fluide, par exemple de 1' air, dont il est entouré en service. Le bras 16 sert à statoili-20 ser le soufflet 20 en empêchant la vibration latérale de ladite autre extrémité du soufflet qui se produirait si le bouchon 22 du soufflet n'était fixé qu'à la bande souple 19• La longueur du bras est telle que le déplacement limité permis au bouchon 22 ne fait pas (comme on le verra plus loin) ployer le soufflet suf-25 fisamment pour provoquer une modification importante quelconque de son élasticité effective. Le bras le plus court du levier 15 est, comme décrit ci-des-sus, relié à la bande 19^ Le plus long bras de ce levier 15 se termine par une bague annulaire 15a qui entoure une armature tu— 30 bulaire 23 du dispositif applicateur de force 24. La bague 15a a des pattes qui sont en ligne avec des pattes correspondantes sur l'armature 23 et sont boulonnées sur ces pattes 72 10935 3 2130729 provoque des changements de l'orientation de l'axe du noyau 25 autour de la bille 26. Le noyau 25 a fondamentalement la forme d'une bobine ayant des rebords d'extrémité 25a, 25jb et un rebord intermédiaire 25£. Le noyau porte deux enroulements dans chacun 5 des deux évidements annulaires définis entre les rebords. Un enroulement est enroulé dans le même sens dans les deux évidements et ces deux portions de cet enroulement sont reliées en série. Les deux portions de l'autre enroulement sont également reliées en série l'une avec l'autre mais sont enroulées en sens opposés. 10 L'enroulement premier cité est traversé en service par un cou rant constant et sert à polariser magnétiquement le noyau 25» L' autre enroulement est traversé par tin courant variable, comme on l'expliquera plus loin. De ce fait le flux dans les entrefers entre les rebords 25a et 25b différera d'une quantité dépendant 15 de la grandeur et du sens du courant variable, et une force a-xiale dépendant de ce courant variable sera appliquée à l'armature 23 en appliquant donc un moment au levier 15. Sur le bâti 10 est monté le dispositif de montage de plaques de condensateur représenté dans la Fig. 8. Cet agencement com-20 prend un organe plat en forme de U 29 qui forme une pièce d'é-cartement entre deux montages parallèles espacés 30 et 31 de plaques de condensateur. Chacun de ces montages comprend une plaque de support 32, un disque isolant 33 sur cette plaque de support, et un disque conducteur 34 sur ce disqme isolant. Les 25 disques 34 forment les plaques effectives de condensateur, et ont des connexions électriques (non représentées). Les deux disques 34 ont des surfaces planes qui sont parallèles et espacées dans le sens dans lequel le bouchon 22 peut se déplacer. Une autre plaque de condensateur 35 est disposée entre les 30 disques 34 et est montée sur le bras 16. Pour celà la plaque 35 et le bras 16 ont des pattes 36, 37 entre lesquelles sont montés des éctrteurs électriquement isolants 38. Pour centrer exactement la plaque 35 quand on étalonne le transmetteur, diverses cales peuvent être insérées entre l'organe en forme de U 29 et 35 le bâti 10 ou l'un ou l'autre des montages de plaques. En référence maintenant à la Fig. 9» les plaques JO, 31 et 35 forment deux condensateurs dans des bras adjacents d'un montage en pont à courant alternatif accordé haute fréquence. Un oscillateur 40 est couplé par un transformateur 41 à la plaque 40 35 et à l'interconnexion de deux inducteurs, respectivement 42 72 10935 !> 2130729 et 43» Les autres extrémités de ces inducteurs sont reliées respectivement au disque 34 des plaques 30 et 31, et forment en même temps les bornes de sortie du pont» L'interconnexion des deux inducteurs 42, 43 est également reliée à un rail de terre 44 via 5 une résistance 45, et à tin rail 50 via une résistance variable 47o Le rail 50 est relié via une résistance 48 et 80 en série à la borne positive 46 d'une alimentation en courant continu. Une diode de Zener 49 a sa cathode reliée au rail 50, et son anode reliée au rail 44, si bien qu'un niveau de tension de courant 10 continu connu dépendant du réglage de la résistance variable 47 est appliqué à l'interconnexion des inducteurs 42, 43. Pour l'amplification de la puissance de sortie du peht il est prévu un étage amplificateur haute fréquence consistant en deux transistors n—p-n 51 et 52 ayant leurs bases reliées aux extré-15 mités extérieures des inducteurs 42, 43 et leurs collecteurs reliées entre eux et reliés au rail 44 par un condensateur 53 et au rail 50 par une résistance 54. Les émetteurs de ces deux transistors sont reliés entre eux par un condensateur 55 en parallèle avec l'enroulement primaire d'un transformateur 56. Cet 20 enroulement primaire a une prise"médiane reliée via une résistance 57 au rail 440 L'enroulement secondaire du transformateur 56 commande un circuit discriminateur de phases. Cet enroulement secondaire a une prise médiane reliée à un autre enroulement secondaire du 25 transformateur 41 » Deux diodes 58, 59 ont leurs anodes reliées aux deux extrémités de l'enroulement secondaire du transformateur 56 et leurs anodes reliées à des résistances respectivement 60 et 61. Les résistances sont reliées à deux condensateurs 62, 63 en série, chaque condensateur ayant une résistance 64, 65 en 30 parallèle avec lui. L'interconnexion des condensateurs 62, 63 est reliée audit autre enroulement secondaire du transformateur 41 pour fournir un signal de référence de phase au circuit discriminateur de phases. En fonctionnement, les condensateurs 62, 63 se chargeront 35 pendant les demi—périodes alternées de l'alimentation provenant du transformateur 41. Quand le montage en pont sera en équilibre il n'y aura pas de signal de courant alternatif du transformateur 56 au circuit discriminateur de phases. Les deux condensateurs 62 et 63 seront donc chargés également et en sens opposés, 40 si bien qu'il n'y aura pas de sortie du circuit discriminateur 72 10935 5 2130729 de phases. Quand la plaque 35 sera déplacée dans un sens» le montage en pont produira une puissance de sortie en phase avec l'alimentation, et dans ce cas-là l'effet d'addition des deux signaux de courant alternatif dans le circuit discriminateur de pha-5 ses fera que l'un des condensateurs 62, 63 contiendra une plus grande charge que l'autre, si bien qu'on obtiendra une sortie de courant continu d'une polarité. On obtient de la même façon une sortie de courant continu de polarité opposée quand la plaque 35 est déplacée dans le sens opposé pour faire produire au montage 10 de pont une sortie déphasée de 180° avec l'alimentation. La sortie du circuit discriminateur de phases est amplifiée et sert à commander le dispositif d'application de force 24. Dans ce but l'interconnexion des résistances 6l et 65 est reliée au rail 44 soit par l'intermédiaire d'une résistance 66 comme mon-15 tré, soit directement. Lorsqu'on utilise la résistance 66, un condensateur 67 a également une plaque reliée à cette interconnexion. L'interconnexion des résistances 60 et 54 est reliée à la base d'un transistor n-p-n 68 via une résistance 69. L'émetteur du transistor 68 est relié au rail 44, et son collecteur 20 est relié via une résistance 70 au rail 50. Le collecteur du transistor 68 est également relié à l'anode d'une diode 71 qui a sa cathode reliée à la base d'un transistor n-p-n 72 via une résistance 73» Une résistance 74 relie la base du transistor 72 au rail 44, et l'émetteur du transistor 72 est également relié 25 au rail 44. L'autre plaque du condensateur 67, quand on utilise celui-ci, est reliée au collecteur du transistor 72 qui est également relié à une extrémité des deux enroulements 75» 76 enroulés en sens inverse et reliés en série du dispositif 24. L'autre extrémité de ces deux enroulements est reliée par une résistance 30 77 à la borne 46 via la résistance 48. Les bornes de sortie 78, 79 du circuit sont reliées aux extrémités opposées de la résistance 77. La tension aux bornes du montage série formé par la résistance 77, les enroulements 75» 76 et le parcours collecteur-émetteur du transistor 72 est stabilisée par une diode de Zener 35 81 qui a son anode mise à la terre et sa cathode reliée à la borne 78. Les autres enroulements 82, 83 du dispositif 24 sont relié» en série entre la borne 78 et une source 84 de courant constant. Une diode shunte les enroulements 75» 76 en 85, et une autre dio-40 de 86 shunte les enroulements 82, 83 de manière à protéger le 72 10935 é 2130729 circuit contre toute force électromotrice trop élevée qui pourrait être induite quand le courant s'écoulant à travers les enroulements est interrompu. Comme mentionné plus haut, la grandeur et la polarité de la 5 tension apparaissant en travers des résistances 64 et 65 du circuit discriminateur dépendent de l'ampleur et du sens du déplacement de la plaque centrale 35 depuis sa position zéro (dans laquelle le pont est en équilibre). Du fait, toutefois, qu'on a fait le vide dans le soufflet 20, il suffit dans la pratique au 10 dispositif 24 d'appliquer une force dans un sens, à savoir vers le bas, sur le levier 15 comme on le voit dans la Fig. 3« On voit par conséquent que lorsqu'il n'y a pas de signal (c'est à dire quand le montage en pont est équilibré) ou quand il y a un signal de polarité négative sur la base du transistor 68, celui-ci sera 15 non conducteur, et il y aura un signal maximum, déterminé par les résistances 70, 73 et 74, sur la base du transistor 72o Donc un courant maximum passe à travers les enroulements 75» 76, poussant l'armature 23 vers le bas et appliquant une force de traction vers le haut à l'extrémité supérieure du soufflet 20. 20 A mesure que le déplacement de la plaque 35 vers le haut augmente, le courant à travers le transistor 68 augmente et le courant à travers les enroulements 75» 76 diminue. En équilibre la plaque 35 occupe une position dans laquelle la force appliquée au soufflet 20 par le dispositif 24 est égale et opposée au total 25 des forces provenant de la pression extérieure sur le soufflet et de sa propre élasticité» La force est en fait directement proportionnelle au flux de courant à travers les bobinages 75» 76, et la tension de sortie aux bornes de la résistance 77 est donc directement proportionnelle au courant. XI y a donc une 30 relation linéaire entre la sortie du transmetteur et la pression perçue. Le gain du circuit du système décrit est tel qu'il ne fait qu'un infime déplacement de la plaque 35 pour couvrir la gamme complète de pression que le dispositif doit percevoir» C'est 35 ainsi que le déplacement maximum de la plaque 35 peut être jusqu'à un dixième de la largeur des entrefers qui existent entre la plaque 35 et les deux disques 34. Donc, toutes modifications de la constante diélectrique de l'air entourant la plaque 35 par suite de changements de pression, de température, ou d'humi-40 dite ont tin effet négligeable sur le fonctionnement du transmet— 72 10935 7 2130729 teur. De même, l'effet d«L déplacement de l'armature 23 sur la force appliquée est également négligeable, La résistance 66 et le condensateur 67 sont inclus, si nécessaire, pour stabiliser le système. Ces éléments fonctionnent de 5 manière connue pour fournir une contre—réaction au transistor 68, contre-réaction qui varie avec le rythme de variation du signal d'entrée au transistor 68. Dans des modifications de l'invention le soufflet peut recevoir intérieurement la pression à mesurer, ou bien, lorsqu'il 10 faut mesurer une différence de pression, on peut appliquer des pressions différentes extérieurement ou intérieurement. 72 10935 8 2130729 Revendications 1. Dispositif d'application de force électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend: un noyau en substance ferromagnétique muni de deux évidements annulaires; deux premiers enroule-5 ments disposés chacun dans un des évidements, reliés en série et agencés pour produire dans le noyau des forces magnétomotrices égales; deux seconds enroulements disposés chacun dans un des é-videments, reliés en série et agencés pour produire dans le noyau des forces magnétomotrices égales et opposées; et une armature 10 tubulaire entourant le noyau et capable de se déplacer axialement par rapport à lui, si bien que l'interaction entre les courants traversant, en service, lesdits deux premiers et deux seconds enroulements provoque l'application d'une force axiale à l'armature o 15 2» Dispositif suivant la Revendication 1, caractérisé en ce que l'armature est montée sur un bras porté à pivot sur un corps sur lequel est monté le noyau. 3. Dispositif suivant la Revendication 2, caractérisé en ce que le noyau est monté de façon réglable sur le corps. 20 Dispositif suivant la Revendication 3» caractérisé en ce qu'il comprend une bille engagée dans des évidements coniques opposés ménagés dans une extrémité du noyau et dans le corps, et plusieurs vis espacées autour de la bille et engagées dans le corps et le noyau, si bien que la variation du serrage relatif 25 des vis provoque des changements de l'orientation du noyau0 5. Dispositif suivant l'une quelconque des Revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est incorporé dans un transmetteur de pression de fluide.