Brevet FR2130728A1 — publié le 19721103

L'invention concerne un transmetteur de pression de fluide. Un transmetteur de pression de fluide selon l'invention comprend :un corps; deux plaques de condensateur espacées montées sur le corps; une troisième plaque de condensateur; des moyens 5 de montage de cette troisième plaque entre lesdites plaques de condensateur espacées pour déplacement en sens transversal par rapport aux plans de celles-ci; des moyens sensibles aux pressions, situés sur le corps et reliés à cette troisième plaque de condensateur pour la déplacer dans ledit sens; et des moyens 10 sensibles au déplacement de cette troisième plaque de condensateur pour appliquer à celle-ci une force d'équilibrage et produire un signal électrique de sortie dépendant de la force d' équilibrage. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, per— 15 mettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue en élévation latérale d'une mise en oeuvre d'un transmetteur de pression de fluide selon l'invention; Fig. 2 est une vue en bout dudit transmetteur; Fig. 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, suivant la 20 ligne 3~3 de la Fig. 2; Fig. h est une vue en coupe suivant la ligne h—h de la Fig.3» Fig. 5 est une vue en coupe fragmentaire suivant la ligne 5-5 de la Fig. 3; vue Fig. 6 est une/en perspective d'une partie d'un dispositif 25 d'application de force électromagnétique inclus dans le transmetteur; Fig. 7 est une vue en perspective de pièces d'un dispositif stabilisateur de soufflet inclus dans le transmetteur; Fig. 8 est une vue en perspective d'un dispositif de montage 30 de plaques de condensateur inclus dans le transmetteur; Fig. 9 est un schéma des circuits électriques du transmetteur. 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 35 12 étant fixés au bâti principal par des boulons 13 et 14 respectivement. Le support 11 est en forme de fourche et se termine à une extrémité par deax pieds parallèles espacés 11a. Ce support fourchu 11 sert de support à pivot à un levier 15 et à un bras allongé en fourche 16. Les deux extrémités du bras 16 sont kO reliées à pivot aux deux pieds 1 1ai au moyen de charnières 17 72 10934 2 2130728 à lames de ressort croisées de type connu» Des charnières analogues 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 16 5 est reliée au levier 15 au moyen d'une bande métallique souple 19- La longueur du bras 16 est sensiblement plus grande que la longueur de celui des bras du levier 15 auquel la bande 19 est reliée„ Une extrémité d'un soufflet métallique élastique souple 20 10 est reliée au support 12 par l'intermédiaire d'un bouchon 21 a-justé de façon étanche dans cette extrémité du soufflet. Un bouchon 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 15 sensible à la pression de n'importe quel fluide, par exemple de l'air, dont il est entouré en service. Le bras 16 sert à stabiliser 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 19o La longueur du 20 bras est telle que le déplacement limité permis au bouchon 22 ne fait pas (comme on le verra plus loin) ployer le soufflet suffisamment pour provoquer une modification importante quelconque de son élasticité effective. Le bras le plus court du levier 15 est, comme décrit ci-des— 25 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-bulaire 23 du dispositif applicateur de force 2k. La bague 15a a des pattes qui sont en ligne avec des pattes correspondantes sur l'armature 23 et sont boulonnées sur ces pattes. Le disposi-30 tif 2k comprend un noyau 25 monté de façon réglable sur le bâti principal 10. Comme montré dans la Fig. 3» une bille 26 est engagée dans des évidements coniques opposés d'une extrémité du noyau 25 et d'une pièce rapportée 27 ajustée dans le bâti 10. Trois boulox?s 28 sont disposés autour de cette bille en des po— 35 sitions espacées d'un angle égal. Les queues de ces boulons traversent librement des trous du bâti et sont vissées avec le noyau 25. En faisant varier le serrage relatif des boulons 28 on provoque des changements de l'orientation de l'axe du noyau 25 autour de la bille 26. Le noyau 25 a fondamentalement la forme 40 d'une bobine ayant des rebords d'extrémité 25a, 25b et un rebord 72 10934 3 2130728 intermédiaire 25ç.« Le noyau porte deux enroulements dans chacun 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. 5 Les deux portions de l'autre enroulement sont également reliées en série l'une avec l'autre mais sont enroulées en sens opposés. L'enroulement premier cité est traversé en service par un courant constant et sert à polariser magnétiquement le noyau 25» L1 autre enroulement est traversé par un courant variable, comme on 10 l'expliquera plus loin. De ce fait le flux dans les entrefers entre les rebords 25a et 25b différera d'une quantité dépendant 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» 15 Sur le bâti 10 est monté le dispositif de montage de plaques de condensateur représenté dans la Fig. 8. Cet agencement comprend un organe plat en forme de U 29 qui forme une pièce d'é-cartement entre deux montages parallèles espacés 3° et 31 de plaques de condensateur. Chacun de ces montages comprend une 20 plaque de support 32, un disque isolant 33 sur cette plaque de support, et un disque conducteur 34 sur ce disque isolant. Les disques 34 forment les plaques effectives de condensateur, et ont des connexions électriques (non représentées). Les deux disques jk ont des surfaces planes qui sont parallèles et espacées 25 dans le sens dans lequel le bouchon 22 peut se déplacer. Une autre plaque de condensateur 35 est disposée entre les 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 écarteurs électriquement isolants 38. Pour centrer exac-30 tement la plaque 35 quand on étalonne le transmetteur, diverses cales peuvent être insérées entre l'organe en forme de U 29 et le bâti 10 ou l'un ou l'autre des montages de plaques. En référence maintenant à la Fig. 9» les plaques 30, 31 et 35 forment deux condensateurs dans des bras adjacents d'un mon-35 tage en pont à courant alternatif accordé haute fréquence. Un oscillateur 40 est couplé par un transformateur 4l à la plaque 35 et à l'interconnexion de deux inducteurs, respectivement 42 et 43. Les autres extrémités de ces inducteurs sont reliées respectivement au disque 3k des plaques 30 et 31 s forment en 40 même temps les bornes de sortie du pont. L'interconnexion des 72 10934 k 2130728 deux inducteurs 42, 43 est également reliée à un rail de terre 44 via une résistance 45» et à un rail 50 via une résistance variable 47. Le rail 50 est relié via une résistance 48 et 80 en série à la borne positive 46 d'une alimentation en courant conti— 5 nu. 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 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 pont il est 10 prévu un étage amplificateur haute fréquence consistant en deux transistors n-p-n 51 et 52 ayant leurs bases reliées aux extrémités extérieures des inducteurs 42, 43 et leurs collecteurs reliés entre eux et reliés au rail 44 par un condensateur 53 et au rail 50 par une résistance $h. Les émetteurs de ces deux tran-15 sistors sont reliés entre eux par un condensateur 55 en parallèle avec l'enroulement primaire d'un transformateur 56» Cet enroulement primaire a une prise médiane reliée via une résistance 57 au rail 44. L'enroulement secondaire du transformateur 56 commande un 20 circuit discriminateur de phases. Cet enroulement secondaire a une prise médiane reliée à un autre enroulement secondaire du 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 60 et 61 res-25 pectivement. Les résistances sont reliées à deux condensateurs 62, 63 en série, chaque condensateur ayant une résistance 64, 65 en 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 30 discriminateur de phases. En fonctionnement, les condensateurs 62, 63 se chargeront 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 transforma-35 teur 56 au circuit discriminateur de phases. Les deux condensateurs 62 et 63 seront donc chargés également et en sens opposés, si bien qu'il n'y aura pas de sortie du circuit discriminateur de phases. Quand la plaque 35 sera déplacée dans un sens, le montage en pont produira une puissance de sortie en phase avec 40 l'alimentation, et dans ce cas—là l'effet d'addition des deux 72 10934 5 2130728 signaux de courant alternatif dans le circuit discriminateur de phases fera que l'un des condensateurs 62, 63 renfermera 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 5 sortie de courant continu de polarité opposée quand la plaque 35 est déplacée dans le sens opposé pour faire produire au montage de pont une sortie déphasée de 180° avec 1'alimentation, La sortie du circuit discriminateur de phases est amplifiée et sert à commander le dispositif d'application de force 24, Dans 10 ce but, l'interconnexion des résistances 61 et 65 est reliée au rail 44 soit par l'intermédiaire d'une résistance 66 comme montré, 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 64 est reliée à 15 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 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 20 résistance 73» Une résistance Jk relie la base du transistor 72 au rail 44, et l'émetteur du transistor 72 est également relié 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 enrou-25 lés en sens inverse et reliés en série du dispositif 24. L'autre extrémité de ces deux enroulements est reliée par une résistance 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 30 résistance 77, les enroulements 75» 76 et le parcours collecteur-émetteur du transistor 72 est stabilisée par une diode de Zener 81 qui a son anode mise à la terre et sa cathode reliée à la borne J8e Les autres enroulements 82, 83 du dispositif 24 sont reliés 35 en série entre la borne 78 et une source 84 de courant constant. Une diode 85 shunte les enroulements 75» 76 et une autre diode 86 shunte les enroulements 82, 83, de manière à protéger le circuit contre toute force électromotrice trop élevée qui pourrait être induite quand le courant s*écoulant à travers les enroule-kO ments est interrompu. 72 10934 6 2130728 Comme mentionné plus haut, la grandeur et la polarité de la tension apparaissant aux bornes 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 5 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 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 10 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 non conducteur et il y aura un signal maximum, déterminé par les résistances JO, 73 et 74, sur la base du transistor 72. Donc un courant maximum passe à travers les enroulements 75» 76, 15 poussant l'armature 23 vers le bas et appliquant une force de traction vers le haut à l'extrémité supérieure du soufflet 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 pla-20 que 35 occupe une position dans laquelle la force appliquée au soufflet 20 par le dispositif 24 est égale et opposée au total 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» 25 76, et la tension de sortie aux bornes de la résistance 77 est donc directement proportionnelle au courant. Il y a donc une relation linéaire entre la puissance de sortie du transmetteur et la pression perçue. Le gain du circuit du système décrit est tel qu'il ne faut 30 qu'un infime déplacement de la plaque 35 pour couvrir la gamme complète de pression que le dispositif doit percevoir. C'est 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 35 de la constante diélectrique de l'air entourant la plaque 35 par suite de changements de pression, de température, ou d'humidité ont un effet négligeable sur le fonctionnement du transmetteur. De même, l'effet du déplacement de l'armature 23 sur la force appliquée est également négligeable.. 40 La résistance 66 et le condensateur 67 sont inclus, si neces— 72 10934 7 2130728 saire, pour stabiliser le système. Ces éléments fonctionnent de 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 faut mesurer une différence de pression, on peut appliquer les pressions différentes extérieurement ou intérieurement0 72 10934 8 2130728 Revendications 1. Transmetteur de pression de fluide, caractérisé en ce qu' comprend: un corps; deux plaques de condensateur espacées montées sur le corps; une troisième plaque de condensateur; des mo- 5 yens de montage de cette troisième plaque de condensateur entre lesdites plaques de condensateur espacées pour déplacement en sens transversal par rapport aux plans de celles-ci; des moyens sensibles aux pressions, situés sur le corps et reliés à ladite troisième plaque de condensateur pour la déplacer dans ledit 10 sens; et des moyens sensibles au déplacement de cette troisième plaque de condensateur pour appliquer à celle-ci une force d'équilibrage et produire un signal électrique de sortie dépendant de la force d'équilibrage. 2. Transmetteur suivant la Revendication 1, caractérisé en ce 15^y5es deux plaques de condensateur espacées et la troisième plaque de condensateur forment des condensateurs dans deux bras d'un montage en pont à courant alternatif accordé haute fréquence. 3» Transmetteur suivant la Revendication 2, caractérisé en ce que la troisième plaque et l'interconnexion de deux inducteurs 20 formant les deux autres bras du montage en pont sont couplées aux bornes de sortie d'un oscillateur haute fréquence, les deux autres plaques espacées et les inducteurs étant reliés pour former les bornes de sortie du pont. 4. Transmetteur suivant la Revendication 3» caractérisé en ce 25 qu'il comprend une chaîne de résistances reliées aux bornes d' une alimentation en courant continu et appliquant un niveau connu de tension de courant continu à l'interconnexion desdits inducteurs . 5„ Transmetteur suivant l'une quelconque des Revendications 3 30 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un étage amplificateur haute fréquence consistant en deux transistors ayant leurs bases respectives reliées aux bornes de sortie du montage en pont. 6. Transmetteur suivant la Revendication 5» caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur reliant entre eux les émetteurs 35 desdits transistors, et un transformateur ayant son enroulement primaire relié en parallèle audit condensateur. 7. Transmetteur suivant la Revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit discriminateur de phases commandé par ledit transformateur et couplé audit oscillateur. 40 8. Transmetteur suivant la Revendication 7» caractérisé en ce 72 10934 9 2130728 que le circuit discriminateur de phases consiste en deux diodes reliant les extrémités de l'enroulement secondaire à deux résistances reliées entre elles par deux condensateurs en série qui sont chacun en parallèle avec une autre résistance, une prise 5 médiane dudit enroulement secondaire et l'interconnexion desdits condensateurs étant couplées à l'oscillateur, et la puissance de sortie du circuit discriminateur de phases étant la tension aux bornes desdits condensateurs en série. 9<> Transmetteur suivant la Revendication 8, caractérisé en 10 ce qu'il comprend un étage amplificateur à courant continu commandé par le circuit discriminateur de phases et commandant ledit dispositif d'application de force électromagnétique. 10. Transmetteur suivant la Revendication 9, caractérisé en ce que ledit dispositif d'application de force électromagnéti— 15 que a deux paires d'enroulements dont l'une est reliée en circuit avec une source de courant constant, et dont l'autre est en circuit avec ledit amplificateur à courant continu.