Brevet FR2130727A1 — publié le 19721103

r 72 10933 1 2130727 L'invention concerne un transmetteur de pression de fluide. Un transmetteur de pression de fluide selon l'invention comprend: un corps; un soufflet agencé de manière à ce que les changements de la pression ou des pressions de fluide à mesurer ten— 5 dent à le dilater ou à le contracter; des moyens de montage d! une extrémité axiale du soufflet sur le corps; un bras allongé monté à pivot à une extrémité sur le corps, et relié à son autre extrémité à l'autre extrémité du soufflet pour contraindre cette dernière extrémité à se déplacer sur un trajet en arc autour de 10 l'axe de pivotement du bras et pour empêcher le soufflet de fléchir; des moyens couplés de façon souple à ladite autre extrémité du soufflet pour y appliquer une force d'équilibrage; et des moyens pour produire un signal électrique de sortie dépendant de ladite force d'équilibrage» 15 Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, per mettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figo 1 est une vue en élévation latérale d'une mise en oeuvre du transmetteur de pression de fluide selon l'invention; Figo 2 est une vue en bout dudit transmetteur; 20 Fig. 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2; 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; 25 Fig. 6 est une vue en perspective d'une partie d'un disposi tif d'application de force électromagnétique inclus flans le transmetteur; Fig. 7 est une vue en perspective de pièces d'un dispositif stabilisateur de soufflet inclus dans le transmetteur; 30 Fig. 8 est une vue en perspective d'un dispositif de montage 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 35 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 à une extrémité par deux pieds parallèles espacés 11a. Ce support fourchu 11 sert de support à pivot à un levier 15 et à un 40 arbre allongé en fourche 16 » Les deux extrémités du bras 16 sont 72 10933 2 2130727 reliées à pivot aux deux pieds 11a au moyen de charnières 17 à lames de ressorts 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 5 autour d'axes parallèles opposés» L'extrémité libre du bras 16 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. 10 Une extrémité d'un soufflet métallique élastique souple 20 est reliée au support 12 par l'intermédiaire d'un bouchon 21 a— juste 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 extré-15 mité libre. Le vide a été fait dans le soufflet, qui est donc sensible a la pression de n'importe quel fluide, par exemple de l'air, donc il est entouré en service. Le bras 16 sert à stabiliser le soufflet 20 en empêchant la vibration latérale de ladite autre extrémité qui se produirait si le bouchon 22 n'était 20 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 suffisamment pour provoquer une modification importante quelconque de son élasticité effective. 25 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-bulaire 23 du dispositif applicateur de force 2b. La bague 15a a des pattes qui sont en ligne avec des pattes correspondantes 30 sur l'armature 23 et sont boulonnées sur ces pattes. Le dispositif 2b 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'ufae extrémité du noyau 25 et d'une pièce rapportée 27 ajustée dans le bâti 10. 35 Trois boulons 28 sont disposés autour de cette bille en des positions espacées d'un angle égal. Lasqueues de ces boulons traversent librement des trous du bâti et sont vissées avec le noyau 25. £n faisant varier le serrage relatif des boulons 28 on provoque des changements de l'orientation de l'axe du noyau 25 40 autour de la bille 26, Le noyau 25 a fondamentalement la forme 72 10933 3 2130727 d'une bobine ayant des rebords d 'eattrémité 25a, 25_b et un rebord intermédiaire Z5£_- 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 5 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. L'enroulement premier cité est traversé en service par un courant constant et sert à polariser magnétiquement le noyau 25. L' 10 autre enroulement est traversé par un 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 de la grandeur et du sens du courant variable, et une force a-xiale dépendant de ce courant variable sera appliquée à l'arma-15 ture 23 en appliquant 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 comprend un organe plat en forme de U 29 qui forme une pièce d'é-cartement entre deux montages parallèles espacés 30 et 31 de 20 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 disque isolant. Les disques 34 forment les plaques effectives de condensateur, et ont des connexions électriques (non représentées). Les deux dis-25 ques 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 disques 34 et est montée sur le bras 16. Pour celà la plaque 35 et le bras 16 ont des pattes 3b, 37 entre lesquelles sont mon-30 tés des écarteurs 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 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 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 35 et à l'interconnexion de deux inducteurs, respectivement 42 et ^3. Les autres extrémités de ces inducteurs sont reliées res-40 pectivement au disque 34 des plaques 30 et 311 et forment en 72 10933 k 2130727 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 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 5 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 continu connu dépendant du réglage de la résistance variable 47 est appliqué à l'interconnexion des inducteurs 42, 43. 10 Pour l'amplification de la puissance de sortie du pont il est 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 15 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 enroulement primaire a une prise médiane reliée via une résistance 57 au rail 44. 20 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 transformateur 41. Deux diodes 58, 59 ont leurs anodes reliées aux deux extrémités de l'enroulement secondaire du transforma-25 teur 56 et leurs anodes reliées à des résistances 60 et 61 respectivement. 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 trans-30 formateur 41 pour fournir un signal de référence de phase au circuit 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 35 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 opposéa, 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 40 montage en pont produira une puissance de sortie en phase avec 72 10933 5 2130727 l'alimentation, et dans ce cas-là l'effet d'addition des deux signaux de courant alternatif dans le circuit discriminateur de phases fera que l'un des condensateurs 62, 6'J renfermera une plus grande charge que l'autre, si bien qu'on obtiendra une sortie de 5 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 de pont une sortie déphasée de 180° avec l'alimentation. La sortie du circuit discriminateur de phases est amplifiée et 10 sert à commander le dispositif d'application de force 24. Dans 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 intercon-15 nexion. L'interconnexion des résistances 60 et 64 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 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 20 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 au rail 44. L'autre plaque du condensateur 67, quand on utilise celui-ci, est reliée au collecteur du transistor 72 qui est éga-25 lement 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 77 à la borne 46 via la résistance 48. Les bornes de sortie 78, 79 du circuit sont reliées aux extrémités opposées de la résis-30 tance 77» La tension aux bornes du montage serie formé par la 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 78» 35 Les autres enroulements 82, 83 du dispositif 24 sont reliés en série entre la borne 78 et une source 84 de courant constant» Une diode 85 shunte les.enroulements 75» ?6 et une autre diode 86 shunte, les enroulements 82,, 83 de manière à protéger le circuit contre toute force électromotrice trop élevée qui pourrait 40 être induite quand le courant s'écoulant à travers les enroule- 72 10933 6 2130727 ment s est interrompu. 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 dépla-5 cernent 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 dispositif 24 d'appliquer une force dans un sens, à savoir vers le bas, sur le levier 15 comme on le voit dans la Figo 3. On 10 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 non conducteur et il y aura un signal maximum, déterminé par les résistances 70, 73 et 74, sur la base du transistor 72. 15Donc un courant maximum passe à travers les enroulements 75» 76, poussant 1sarmature 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 20 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 des forces provenant de la pression extérieure sur le soufflet et de sa propre élasticité. La force est en fait directement 25 proportionnelle au flux de courant à travers les bobinages 75» 76, et la tension de sortie aux bornes de la résistance 77 ©st donc directement proportionnelle au courant. Il y a donc une relation linéaire entre la puissance de sortie du transmetteur et la pression perçue. 30 Le gain du circuit du système décrit est tel qu'il ne faut 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 35 la plaque 35 et les deux disques 34. Donc, toutes modifications de la constan électrique 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 40 appliquée est également négligeable. 72 10933 7 2130727 La résistance 66 et le condensateur 67 sont inclus, si nécessaire, pour stabiliser le système. Ces éléments fonctionnent de manière connue pour fournir une contre-réaction au transistor 66, 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 et intérieurement. 72 T0933 8 2130727 Revendications 1» Transmetteur de pression de fluides caractérisé en ce qu1 il comprend: un corps; un soufflet agencé de manière à ce que les changements de la pression ou des pressions de fluide à mesu-5 rer tendent à le dilater ou à le contracter; des moyens de montage d'une extrémité axiale du soufflet sur le corps; un bras allongé monté à pivot à une extrémité sur le corps, et relié à son autre extrémité à l'autre extrémité du soufflet pour contraindre cette dernière extrémité à se déplacer sur un trajet en arc au-10 tour de l'axe de pivotement du bras et pour emjpêcher le soufflet de fléchir; des moyens couplés de façon souple à la dite autre extrémité du soufflet pour y appliquer une force d'équilibrage; et des moyens pour produire un signal électrique de sortie dépendant de cette force d'équilibrage,, 15 2. Transmetteur suivant la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen couplé de façon souple au soufflet consiste en un levier capable d'être déplacé par un dispositif dtapplicatien de force électromagnétique. 3. Transmetteur suivant la Revendication 2, caractérisé en ce 20 que ledit levier est couplé au soufflet par une bande métallique souple. ko Transmetteur suivant l'une quelconque des Revendications 2 et 3» caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de détection du déplacement dudit bras comprenant une pièce mobile 25 montée sur ce bras et fournissant une sortie électrique commandant l'alimentation en courant du dispositif d'application de force. 5. Transmetteur suivant la Revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de détection de déplacement consiste en un conden— 30 sateur différentiel ayant deux plaques montées fix«s sur le corps et une plaque montée sur ledit bras et disposée entre ces deux plaques. 6„ Transmetteur suivant la Revendication 5» caractérisé en ce que les deux plaques de condensateur montées fixes sont sous la 35 forme de disques métalliques plans fixés chacun à une plaque de support par l'intermédiaire de disques interposés en substance is olante. 7. Transmetteur suivant la Revendication 6, caractérisé en ce que les plaques de support sont montées sur un organe écarteur kO fixé au corps. 72 10933 9 2130727 8. Transmetteur suivant la Revendication 7» caractérisé en ce que ledit organe écarteur est en forme de U, et les plaques de support relient les branches de cet organe écarteur sur les faces opposées de ces branches. 5 9. Transmetteur suivant l'une quelconque dés Revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les deux plaques fixes et la plaque mobile forment deux condensateurs dans des bras adjacents d'un montage en pont à courant alternatif accordé haute fréquence. 10. Transmetteur suivant l'ensemble des Revendications 2 à 9» 10 caractérisé en ce que le dispositif d'application de force électromagnétique comprend un noyau monté sur le corps et muni de deux évidements, deux premiers enroulements disposés dans les évidements, enroulés chacun dans le mime sens et reliés en série, deux seconds enroulements disposés dans les évidements, enroulés 15 en sens opposé l'un par rapport à l'autre et reliés en série, et une armature montée sur ledit levier et entourant le noyau. 11. Transmetteur suivant la Revendication 10, caractérisé en ce que le noyau est monté de façon réglable sur le corps» 12. Transmetteur suivant la Revendication 11, caractérisé en 20 ce qu'une bille est interposée entre des évidements coniques pratiqués dans une extrémité dù noyau et dans une partie adjacente du corps, et plusieurs vis sont engagées entre le corps et le noyau en des emplacements espacés autour de la bille, 1' orientation du noyau étant variable par le réglage du serrage 25 relatif de ces vis. 13« Transmetteur suivant l'ensemble des Revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le corps comprend un support articulé auquel ledit bras et ledit levier sont tous deux raccordés pour pivoter. 30 14. Transmetteur suivant la Revendication 13» caractérisé en ce que le levier et le bras sont raccordés pour pivoter au bras articulé par des charnières à lames de ressort croisées.