Brevet FR2116519A1 — publié le 19720713

1*31*2 7 1 2116519 L'invention concerne un dispositif pour mesurer des tensions et/ou des courants électriques et des différences de tensions et/ou de- courants, en particulier des valeurs de mesure obtenues, en photomé+rie, à partir d'échantillons 5 et d'échantillons de comparaison. Les courants mesurés apparaissant en photomé-trie sont de l'ordre de dixièmes de microampères. Ces faibles courants peuvent être amplifiés puis comparés entre eux. Cependant, à la sortie de tels circuits on n'obtient pas les valeurs de 10 mesure souhaitées avec une précision suffisante étant donné que les signaux de mesure disparaissent le plus souvent après amplification du fait des défauts ou des fluctuations des amplificateurs utilisés pour les différentes valeurs de mesure. La présente invention se propose de réaliser 15 un dispositif permettant de mesure et de comparer entre eux des courants aussi faibles que ceux qui apparaissent en photométrie, avec une précision suffisante (de l'ordre du millième). Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait que les valeurs à mesurer ou à comparer sont transfor-20 mées en un train d'impulsions constitué par des impulsions dont les amplitudes correspondent aux valeurs de mesure et qui se suivent alternativement à un certain intervalle de temps les unes des autres, que le train d'impulsions, éventuellement après l'amplification nécessaire, est traité dans deux canaux distincts de 25 façon que, durant la présence d'une impulsion du train d'impulsions, correspondant à l'une ou l'autre valeur de mesure, dans l'un ou l'autre canal, le potentiel du train d'impulsions dans le canal respectif est décalé, dans le même sens, de la valeur correspondant a l'amplitude de l'impulsion, et que les trains 30 d'impulsions ainsi décalés sont transmis à un soustracteur. Suivant l'invention, des petits signaux peuvent être amenés, dans un amplificateur commun unique, à des valeurs pouvant être facilement traitées, de sorte que lors de la soustraction ultérieure tous ces défauts sont éliminés. La sécuri-35 té de mesure du dispositif proposé est aussi très élevée du fait que la fréquence du train d'impulsions, constitué par les impulsions correspondant aux différentes valeurs de mesure, peut être choisie relativement élevée (par exemple 1 kHz) de sorte que des variations rapides des valeurs de mesure peuvent aussi être évaluées 40 de façon sûre. 71 «427 2 2116519 L'invention est utilisable de façon avantageuse non seulement pour la mesure de petits signaux électriques mais aussi dans les cas où les valeurs de mesure n'apparaissent que très brièvement. La comparaison de valeurs de mesure n'appa-5 raissant que très brièvement est considérablement simplifiée par le dispositif proposé, et on peut obtenir une sécurité de mesure plus élevée par rapport aux procédés connus. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, pour obtenir le train d'impulsions, on utilise un 10 élément de commutation, commandé par un générateur de cadence, qui explore alternativement les valeurs de mesure les unes à la suite des autres dans le temps. La fréquence de cadence du générateur de cadence est réglable; par conséquent la fréquence d'exploration peut être adaptée de façon simple à chaque problème 15 de mesure et peut tenir compte de la vitesse de variation des valeurs de mesure. Pour la mesure de valeurs photométriques,dans le cas de la mesure de 1'hémachrome, la fréquence de cadence est de préférence de l'ordre du kHz. Pour éviter des temps morts trop importants 20 le rapport entre la durée des impulsions et la durée des intervalles entre les impulsions doit être supérieure a 1, de préférence égal à 3/l. La durée des impulsions correspondant aux différentes valeurs de mesure est de préférence uniforme. L'amplification du train d'impulsions est 25 effectuée de préférence au moyen d'un amplificateur travaillant de façon logarithmique. De cette façon les tensions perturbatrices superposées aux impulsions, en particulier les tensions de bruit de l'amplificateur, sont suffisammént amorties pour ne plus influencer pratiquement le résultat de mesure. Les tensions 30 perturbatrices apparaissant durant les intervalles d'impulsions n'ont aucune importance étant donné qu'elles sont supprimées automatiquement lors de la soustraction ultérieure dans le soustracteur. Suivant une autre earactéristique de l'inven-35 tion, pour transmettre le train d'impulsions aux canaux, on utilise pour chaque canal un condensateur d'entrée. A chaque canal^ est en outre associé un commutateur, relié.au potentiel correspondant au niveau de zéro, du train d'impulsions et branché en aval du condensateur d'entrée. On prévoit en outre un dispositif 40 de commande qui, en présence d'une impulsion dérivée d'une première 71 43427 3 2116519 valeur de mesure, commute un commutateur et, en présence d'une impulsion dérivée d'une autre valeur de mesure, commute l'autre commutateur de façon à appliquer le potentiel du niveau de zéro sur le canal correspondant. Là commutation dans le sens correct 5 du commutateur par le dispositif de commande ne peut par conséquent pas être commandée uniquement par un programme, commandé par le générateur de cadence et déterminé dans le temps, mais doit aussi être commandée par des signaux de commande qui sont dérivés du train d'impulsions lui-même, par exemple au moyen d'un 10 détecteur de valeurs de crêtes. Cependant, lors de la commande du générateur de cadence, l'association sans équivoque des sigjaaux de coiranande actionnant les commutateurs aux impulsions correspondantes dérivées des valeurs de mesuré est conëidérablement simplifiée. 15 La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel : La figure 1 est un schéma de principe du 20 dispositif suivant l'invention. La figure 2 représente les variations en fonction du temps des tensions apparaissant aux principaux points du schéma représenté dans la figure 1. Dans la figure 1, les valeurs de mesure I et 25 II» obtenues par exemple à partir d'un échantillon et d'un échantillon de çfaptrêâsaa en photométrie,qui doivent être comparées, sont transmises à un organe de commutation 1 qui convertit les valeurs de mesure en un train d'impulsions constitué par des impulsions dont les amplitudes correspondent aux valeurs de mesure 30 et qui se suivent alternativement en étant séparées par un certain intervalle de temps. Le train d'impulsions ainsi obtenu est amplifié dans un amplificateur logarithmique et se présente alors sous la forme de la tension Uj^ représentée dans la figure 2, l'impulsion I étant dérivée de la valeur de mesure I et l'impul-35 sion II étant dérivée de la valeur de mesure II. Le train d'impulsions est transmis aux condensateurs d'entrée 3 et 4 aes deux canaux de traitement 3' et 4' dont les bornes qui ne sont pas reliées à la sortie de l'amplificateur 2 peuvent être reliées alternativement, au moyen des 40 transistors à effet de champ 5 et 6 fonctionnant comme des 71 43427 4 2116519 commutateurs, directement au potentiel du niveau de zéro du train d'impulsions (masse) ou à l'entrée non inversée, présentant une résistance élevée, d'un amplificateur opérationnel 7 ou 8. Par conséquent, les périodes' durant lesquelles les électrodes sont 5 directement reliées à la masse, sont déterminées par des impulsions de commande et pour les transistors 5 et 6, fournies par un dispositif de commande 9,10. Durant la commutation les électrodes des condensateurs restent reliées aux amplificateurs 7,8. 10 Un autre amplificateur opérationnel 11 est branché à la sortie des amplificateurs opérationnels 7 et 8 fonctionnant comme des transformateurs d'impédance, eet amplica-teur 11 formant la différence des tensions de sortie des amplificateurs 7 et 8. La différence de tension est transmise à un 15 amplificateur opérationnel final,l2~, fonctionnait comme, un. convertisseur tension-courant, puis est fournie à un appareil indicateur 13 pour être affichée. Les éléments 17-23 sont des circuits ET inverseurs qui combinent les impulsions de tension fournies par 28 un générateur de cadence 14 ainsi que par deux étages à bascule bistables 15 et 16, pour fournir des signaux de commande pour commander dans le sens approprié l'organ# de commutation 1 d1 une part et le dispositif de commande 9, 10 des commutateurs 5 et 6 d'autre part. 25 Le mode de fonctionnement du dispositif sui vant l'invention, en se référant aux figures 1 et 2, est le suivant : Le générateur de cadence 14 fournit des impulsions de sortie (t) (la fréquence du train d'impulsions 30 est par exemple de 1 kHz), qui sont transformées, dans les étages à bascule 15 et 16, en trains d'impulsions U2 (t) - (f). La combinaison des tensions U-^ - dans les circuits ET 17-19 fait apparaître, à la sortie des circuits 18 et 19, des tensions dont l'allure correspond aux formes d'ondes Uy (t) et Ug (t) dans 35 la figure 2. Les tensions Uy et Ug commandent maintenant l'organe de commutation 1 de telle façon que, pendant la durée d'un passage par zéro de la tension Uy, l'organe de commutation 1 est relié à la tension de mesure I et, par conséquent, la valeur 40 de mesure I présente pendant ce temps est transformée en une 71 1*31*27 5 2116519 impulsion (I) dont l'amplitude correspond à la valeur de mesure. De façon correspondante, l'organe de commutation 1' est relié à la valeur de mesure II lors d'un passage par z La combinaison logique des tensions U^ et U3 - U, dans les éléments 20-23 fait apparaître, à la sortie des éléments 22 et 23, des tensions dont les formes d'ondes sont celles des trains d'impulsions U^ (t) et U^ ("t) représentés 10 dans la figure 2. Pendant la durée d'un passage par zéro de la tension U^ le transistor à effet de champ 6 est conducteur et durant le passage par zéro de la tension U^ Ie transistor 5 est conducteur (les tensions de sortie du dispositif de commande 9,10 correspondent aux formes d'ondes (t) et U^ (t) dans 15 la figure 2. On obtient ainsi aux entrées non inversées des amplificateurs opérationnels 8 et 7 des tensions d'entrée Ul6 et U^y correspondant respectivement aux formes d'ondes Ui6 (t) et U^y (t) représentées dans la figure 2. 20 La différence de tension U^^ - U^y apparais sant à la sortie de l'amplificateur opérationnel 11 est constante, après l'apparition de la première impulsion de commande rendant le transistor 5 conducteur, lorsque les valeurs de mesure I et Il restent également constantes, et correspond exactement à la 25 différence existant entre les amplitudes des impulsions (I) et (II) du train d'impulsions U^ (t). Dans le cas où les valeurs de mesure I et II varient, la différence de tension varie en correspondance avec la nouvelle valeur de la différence entre les amplitudes des impulsions. 30 Les autres éléments du circuit correspondent à des résistances et des diodes, utilisées comme elles le sont habituellement pour l'établissement des amplificateurs opérationnels et des transistors de commutation. Par conséquent il n'est pas nécessaire de décrire ces éléments en détail. 35 Le dispositif suivant l'invention se révèle avantageux non seulement pour la mesure d'une seule tension ou d'un courant (la valeur de référence correspond à la tension du niveau de zéro) ou pour la mesure de la différence entre deux tensions ou deux courants. En modifiant de façon correspondante 40 le montage ou le programme de commande, on peut aussi traiter plus 71 4 3427 6 2116519 de deux tensions ou courants différents. A cet effet, on peut augmenter le nombre des canaux de traitement en correspondance avec le nombre des tensions ou des courants à traiter, les différents canaux étant comparés les uns avec les autres séquentiet-5. lement dans le temps à l'aide d'une commande pur programme correspondante. Cependant il est également possible de conserver le système à deux canaux, seules les impulsions correspondant aux valeurs de mesure à comparer étant transmises aux deux canaux, au moyen d'une commande par programme correspondante, les autres 10 impulsions étant retenues à l'entrée des canaux. 71 43427 7 2116519 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer des tensions et/ou des courants électriques et des différences de tension et/ou de courants, en particulier des valeurs de mesure obtenues, en photomé- 5 trie, à partir d'échantillons et d'échantillons de comparaison, caractérisé par le fait que les valeurs (I, II) à mesurer ou à comparer sont transformées en un train d'impulsions (U j^) constitué par des impulsions dont les amplitudes correspondent aux valeurs de mesure et qui se suivent alternativement à un certain 10 intervalle de temps les unes des autres, que le train d'impulsions (U j^), éventuellement après l'amplification nécessaire, est traité dans deux canaux distincts (3*, 4*), de façon que, durant la présence d'une impulsion du train d'impulsions, correspondant à l'une ou l'autre valeur de mesure, dans l'un ou l'autre canal, 15 le potentiel du train d'impulsions dans le canal respectif est décalé, dans le même sens, de la valeur correspondant à l'amplitude de l'impulsion, et que les trains d'impulsion (U 15, U ±j) ainsi décalés sont transmis à un soustracteur (11). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté-20 risé par le fait que,pour obtenir le train d'impulsions (U 15), on utilise un élément de commutation (1), commandé par un générateur de cadence (14), qui explore alternativement les valeurs de mesure (I, II) les unes à la suite des autres dans le temps. 3. Dispositif suivarjt--3ra"^;évendication 2, caracté-25 risé par le fait que la fréquence du générateur d'impulsions (14) est réglable et est dç^-pÉ^eférence de l'ordre du k Hz pour la mesure des valeurs^pîiotométriques. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 2 ou^Tcaractérisé par le fait que le rapport de la durée des im- -3CT pulsions à la durée des intervalles d'impulsions est supérieur à un, de préférence égal à 3/1. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que la durée des impulsions correspondant aux différentes valeurs de mesure est uniforme. 35 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que pour l'amplification des trains d'impulsions, on prévoit un amplificateur (2) travaillant de préférence logarithmiquement. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 40 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que pour transmettre le 71 it 3427 8 2116519 train d'impulsions (U .^) aux canaux, on prévoit pour chaque canal un condensateur d'entrée (3, 4). 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'à chaque canal est associé un commutateur . 5 (5, 6) relié à la tension du niveau de zéro du train d'impulsions (U et branché en aval du condensateur d'entrée correspondant (3,4). 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de commande (9, 10 10) qui, en présence d'une impulsion dérivée d'une première valeur de mesure (I), commute un commutateur (6) et, en présence d'une impulsion dérivée d'une autre valeur de mesure (II), commute l'autre commutateur (5), de façon à appliquer le potentiel du niveau de zéro sur le canal correspondant. 15 10. Dispositif suivant la revendication 9, carac térisé par le fait que le dispositif de commande (9, 10) est lui-même commandé par le générateur de cadence (14). 11. Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé par le fait que les 20 sorties des canaux sont respectivement reliées,par l'intermédiaire d'amplificateurs (7, 8) fonctionnant comme transformateurs d'iapé-dance, aux entrées d'un soustracteur (11). 12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé par le fait que le soustracteur 11 est constitué par un 25 amplificateur opérationnel.