Brevet FR2137317A1 — publié le 19721229

L'invention concerne un appareil de mesure d'une grandeur quelconque, cet appareil étant dgune grande sensibilité et produisant un signal électrique analogique proportionnel à cette grandeur à mesure; cet appareil possédant, en outre, un couple mécanique élevé. On connaît déjà des appareils de mesure qui se composent d'un galvanomètre à cadre mobile dont le cadre est relié mécaniquement au curseur d'un potentiomètre. Dans cette réalisation, le curseur du potentiomètre occupe théoriquement une position qui est fonction de la grandeur à mesureur, de façon à obtenir, entre ce curseur et ltune des extrémités du potentiomètre, une tension qui est proportionnelle à la grandeur à mesurer. Cependant, de tels appareils, qui permettent d'obtenir théoriquement une amplification de la grandeur à mesurer, sont d t une réalisation très difficile et sont, en fait, peu précis. En effet, pour être précis, le cadre du galvanomètre doit posséder une grande sensibilité g si bien que le couple mécanique qu'il produit est faible; or, cela est incompatible avec l'emploi d'un potentiomètre dont le déplacement du curseur nécessite une énergie mécanique relativement élevée. On connais également des appareils qui comprennent un premier appareil de mesure à cadre mobile alimenté par la grandeur à mesurer, et un second appareil à cadre mobile dont la position du cadre est asservie à la position du cadre du premier appareil par l'intermédiaire d'un moyen de détection. le moyen de détection est solidaire du cadre du second appareil, et est branché dans son circuit d2alimen- tation, tandis -'un moyen d'occultation dgune source lumineuse est disposé solidairement au cadre du premier appareil. Dans ce genre d'appareil, tout ddplacement angulaire du cadre du premier galvanomètre entraine un déplacement correspondant du moyen d'occultation,de façon que le moyen de détection,qui coopère avec ce moyen d'occultation, modifie le courant traversant le cadre du second galvanomètre et modifie donc, en correspondance, la position angulaire de ce second cadre. Dans ce genre d'appareil, on peut donc utiliser,pour le second cadre, un cadre à couple moteur élevé, c'est-à-dire, à grand nombre d'ampères-tours, si bien que l'ai obtient une amplification mécanique du couple de positionnement du second cadre mobile. Cependant, avec ce genre d'appareil, dont le couple de rappel du cadre du second galvanomètre est nul9 le courant qui traverse le cadre est élevé lorsque les deux cadres nsont pas une position angulaire identique9 et par contre, ce courant est nul lorsque les deux cadres ont une position angulaire identique.En conséquence, ce genre d'appareil constitue un galvanomètre asservi, produisant une amplification mécanique du couple moteur, mais ne produisant pas une amplification électrique comme cela est obtenu dans le premier genre d'appareil connu La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, et concerne, à cet effet, un appareil de mesure caractérisé parce qutil comporte un premier organe de mesure dont la position est fonction de la valeur de la grandeur à mesureur, un second organe de mesure à cadre mobile associé à des moyens établissant un couple de rappel pour ce cadre mobile, un circuit pour l'alimentation en énergie électrique du dit cadre, ce cadre étant disposé solidairement à un moyen de détection sensible à un rayonnement inséré par ailleurs dans le circuit d'alimentation du dit cadre9 ce moyen de détection coopérant avec un moyen d'occulta tion monté solidairement du premier organe de mesure. Suivant une autre caractéristique9 le premier organe de mesure est constitué par un appareil à cadre mobile alimenté par une -grandeur électrique à mesurer. Suivant une autre caractéristique, le premier et le second organe de mesure sont reliés à un amplificateur différentiel, lui-m8me relié à un moyen de détection d'erreur. L'invention est représentée- à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-ioints, dans lesquels : - la figure 1 représente en perspective schématique un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente l'appareil de la figure 1 combiné à un dispositif indicateur d'erreur. I1 appareil de mesure conforme à l'invention a, en conséquence, pour but d'obtenir, d'une part, une amplification klec- trique de la valeur mesurée ainsi qu'une amplification mécanique du couple résultant de la mesure de cette valeur, d'autre part, une vérification de l'exactitude de la valeur détectée, avec éventuelie- ment une signalisation en cas de différence entre la valeur de la grandeur à mesurer et l'indication de cette valeur, ainsi qu'une indication de l'existence de lterreur L'appareil conforme à l'invention se compose d'un premier organe de mesure 1, qui peut être de nature quelconque en lui-même et qui est alimenté par une énergie à mesurer de nature compatible avec la nature de cet appareil. Cet organe de mesure pourra ainsi être constitué par un appareil de mesure d'une grandeur électrique tel qutun galvanomètre à cadre mobile, par un manomètreS par une boussole9 par un capteur ou une sonde quelconque, etc.. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, cet organe de mesure est constitué par un galvanomètre à cadre mobile et reçoit par les conducteurs 2 le courant électrique d'intensité 11 à mesurer. Cet appareil de mesure à cadre mobile est de préférence d'une grande sensibilité, il possède donc un cadre à faible nombre d'ampères-tour ainsi que des ressorts spiraux 5 établissant un couple de rappel de faible valeur pour ce cadre. Cet appareil comporte également un second organe de mesure à cadre mobile 4 qui est alimenté en énergie électrique par les conducteurs 5, à partir d'une source d'énergie produisant un courant 12. Le cadre mobile 4 de cet appareil possède un couple moteur élevé, c'est-à-dire, un grand nombre d'ampèrestour et possède également un couple de rappel, obtenu par exemple par des spiraux 6, qui est élevé et fonction du couple moteur. Sur ce cadre 4 est fixé un moyen de détection sensible en un rayonnement constitué par exemple par une cellule photo-résistante 7 qui est par ailleurs insérée dans les conducteurs 5 d'alimentation du cadre 4. En regard de cette cellule 7 se déplace un écran 8 solidaire en rotation du cadre mobile 1g de manière à pouvoir occulter la source lumineuse9, lorsque cet écran 8 est disposé entre la source 9 et la cellule 7. Le fonctionnement de cet appareil de mesure est le suivant : lorsque le courant I1 à mesurer est amené au travers du cadre mobile 1, celui-ci dévie d'un angle fonction de l'intensité de ce courant et entraîne donc l'écran 8 en déplacement angulaire de m8me valeur. La position relative de écran 8 et de la cellule 7 est alors modifiée, si bien que la source lumineuse modifie la résistance de la cellule 7 afin de modifier également l'intensité I2 du courant traversant le cadre 4. Le cadre 4 est alors déplacé angulairement à l'encontre du couple de rappel créé par les spiraux 69 si bien que, lorsque le cadre 4 arriveà nouveau en position d'équilibre, ce cadre occupe une position angulaire identique à celle du cadre 1, ce qui modifie en conséquence la valeur du courant I2, de manière telle que celui-ci soit proportionnel à la valeur du courant I. A toute variation du courant I1 correspond donc une variation proportionnelle et plus importante du courant I2. également, à cette position d' équilibre du cadre 4,correspond un couple mécanique créé par les spiraux 6 qui est proportionnel et de plus forte valeur que le couple créé par les spiraux 3. Cet appareil de mesure aboutit donc bien à la création d'un signal électrique analogique proportionnel à l D déviation do cadre 1, ainsi qu'à un couple mécanique amplifié, de la même manière. Une aiguille indicatrice 10, fixée au cadre 4,permettra d'obtenir une indication précise de la valeur mesurée en se déplaçant devant un cadran 1l. Cette amplification mécanique et électrique produit par l'appareil est fonction d'un coefficient déterminé par un réglage ,qui est fonction de la valeur du courant I2, de la valeur du couple de rappel 6, et du nombre dlampères-tour du cadre 4. Ce coefficient qui est une valeur constante, quelle que soit la valeur mesurée, permettra alors, conformément à l'invention d'obtenir une indication sur le bon fonctionnement de l'appareil, et éventuellement il pourra servir de base å une vérification du bon fonctionnement de l'appareil9 ou à une signali- sation de son non fonctionnement. A cet effet, le conducteur 2 en série avec le cadre 1 et le conducteur 5 en irise avec le conducteur 4 sont amenés par l'intermédiaire d'un pont diviseur Rlo R29 R3 à un amplificateur différentiel 12 qui vérifie à chaque instant que les deux courants li et I2 sont dans un rapport correspondant au cotes ficient d'amplification de l'appareil. Si par suite dtune détérioration quelconque de 1 'appareil, l'amplificateur différentiel 12 constate que le rapport des courants It et I2 n'est pas identique au coefficient d'amplification, l'amplificateur différentiel 12 pourra produire dans un étage 13 un signal d'erreur utilisé alors pour déclencher un moyen de signalisation quelconque mettant en évidence ce mauvais fonctionnement. En résumé, cet appareil permet donc d'obtenir une indication précise de la valeur mesurée2 un courant analogique pouvant être utilisé pour le traitement de données ainsi qu'une indication sur le bon fonctionnement de ltappareil. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté2 à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDIAA2IONS 10) Appareil de mesure caractérisé parce qu'il comporte un premier organe de mesure dont la position est fonction de la valeur de la grandeur à mesurer un second organe de mesure à cadre mobile associé à des moyens établissant un couple de rappel pour ce cadre mobile9 un circuit pour 1 alimen- tation en énergie électrique du dit cadre, ce cadre étant disposé solidairement à un moyen de détection sensible à un rayonnement inséré par ailleurs dans le circuit d'alimentation du dit cadres ce moyen de détection coopérant avec un moyen d'occullation monté solidairement au premier organe de mesure. 20) Appareil de mesure conforme à la revendication 1, caractérisé par ce que le premier organe de mesure est constitué par un appareil à cadre mobile alimenté par une grandeur électrique à mesurer. 30) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d' occultation du premier organe de mesure est constitué par un écran se déplaçant entre une source de rayonnement et le moyen de détection fixé sur le cadre mobile et inséré dans son circuit d'alimentation. 40) Appareil conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier et le second organoede mesure sont reliés à un amplificateur différentiel, lui-mEme relié à un moyen de détection d'erreur.