Brevet FR2137128A1 — publié le 19721229

L'invention se rapporte aux appareils de mesure à indication numérique et, plus particulièrement, aux appareils-qui font appel à un intégrateur chargé linéairement pendant un intervalle de temps prédéterminé sous la tension à mesure (ayant subi au préalable une modification), puis déchargé linéairement sous une tension de référence. Le rapport entre la tension à mesurer et la tension de référence est déterminé par comptage d'impulsions d'horloge pendant l'intervalle de temps nécessaire à la remise à zéro de la t & - sion de sortie de l'intégrateur par ladite décharge. Le compte atteint par le compteur à la fin de cet intervalle de décharge est affiché en valeur décimale sur des tubes indicateurs numériques. On utilise par exemple quatre tubes pour afficher un nombre compris entre 0000 et 9999. Une fois l'appareil étalonné, ce nombre indique la valeur de la grandeur à mesurer exprimée dans une certaine unité. L'invention sera décrite ci-après en se référant plus parti culièrement au cas du pesage qui en constitue une application importante, mais non limitative. Dans les bascules à cadran traditionnelles, on admet que l'er- reur minlmale de parallaxe porte sur un quart dréchelon : il est généralement exigé que le zéro de l'instrument soit calé, à au plus un quart d'échelon près, au milieu de l'échelon zéro de la graduation. La présente invention se propose d'obtenir un résultat similaire au moyen de circuits électroniques associés au compteur et au détecteur de zéro que comportent les instruments du type susvisé et d'un organe de réglage apte à agir sur l'instant d'émission d'un signal par le détecteur de zéro. Suivant l'invention, l'appareil est agencé pour que chaque échelon corresponde au comptage de plusieurs impulsions par le compteur et il comporte des moyens de vérifier la coSncidence entre l'état du compteur, l'une de ces impulsions et le signal émis par le détecteur de zéro. L'absence de cette coïncidence pour une valeur nulle de la grandeur à mesurer signale à l'opérateur qu'il doit agir sur l'or- gane de réglage. Dans un mode d'éxécution préféré, le compteur compte 5n impulsions par échelon, n'étant un entier, ce résultat étant au besoin obtenu par l'adjonction d'une décade supplémentaire non reliée aux tubes indicateurs numériques de l'appareil. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 représente un mode d'éxécution de l'appareil qui correspond au cas où un dispositif de trucage relie la décade des unités du compteur aux tubes indicateurs, de façon que ceux-ci affichent le compte du compteur de 5 en 5; La figure 2 illustre le fonctionnement La figure 3 représente une variante d'éxécution, dans laquelle le compteur comporte une décade supplémentaire qui précède celle des unités. Â la figure I, on a représenté un instrument de pesage comportant un ensemble d'organes 1 incorporant par exemple un pont de jauges de contrainte, un amplificateur, et un convertisseur analogique numérique du type à doublè pentes. Ce dernier comporte, comme on le suit, une source de référence, un intégrateur linéaire, et des moyens de commuter l'entrée de l'intégrateur alternativement sur l'amplificateur pour charger l'intégrateur et sur la loup- ce de référence pour le décharger. Un détecteur de zéro 1a émet une impulsion chaque fois que l'intégrateur a été mis au' zéro, å la fin d'un intervalle de temps T de décharge qui fournit une mesure du signal d'entrée fourni par le pont de jauges. Le temps est déterminé par comptage d'impulsions -d'horloge par un compteur 2 qui, à totre d'exemple, comporte une décades des unités U, une décade des dizaines fi, une décade des centaines C et une décade des milliers M. Ces décades sont respectivement reliées aux tubes correspondants d'un ensemble 3 de tubes indicateurs nu mériques. La liaison comporte évidemment un décodeur binaire-décimal, non figuré. Comme on l'a expliqué dans la demande de brevet frais déposée le mame jour par la Demanderesse pour " Dispositif de changement de précision d'un appareil de mesure à indication numérique, et son application au pesages, il est possible de modifier le nombre d'échelons de l'appareil au moyen d'un dispositif de trucage et de décodage 4 qui relie les sorties A, B, C, de de la décade U du compteur au tube 3(U). Dans l'exemple de réalisation décrit dans ladite demande, ce dispositif permet d'afficher, soit tous les nombres décimaux successifs, de O à 9999, soit seulement les nombres pairs, soit les nombres O, 5, 10,15..., suivant que l'échelon est égal à 1, à 2 ou à 5. On considérera ci-après le cas où l'échelon est égal à 5. On a représenté en (a) à la figure 2, les signaux d'horloge comptés par le compteur pendant l'intervalle T. De O à 4, l'appareil affiche 0, de 5 à 9 il affiche 5, etc. Le nombre affiché représente une certaine unité de poids, par exemple des kilogrammes. Il importe-évidemment que l'appareil indique zéro uniquement si le poids mesuré est nul, ou ne diffère de la valeur zéro que d'un. certaine fraction de l'échelon, généralement fixée à 1/4. Lorsque le poids mesur très faible, qu'il soit positif ou négatif (ce dernier cas pouvant intervenir par exemple en cas de présence d'une poussière sur l'un des plateaux de la balance) la première rampe de fonctionnement du convertisseur (charge de 1'in- tégrateur) de durée prédéterminée, aboutit à une certaine charge, de valeur faible, de l'intégrateur. La deuxième rampe commence avec la remise à zéro du compteur et se termine à l'instant d'émission d'une impulsion par le détecteur de zéro (figure 2(c)). Sa durée T est alors très brève. Le dispositif décrit est agencé pour vérifier si l'intervalle ç se termine pendant la durée du troisième signal d'horloge compté par le compteur (état 2) de celui-ci lorsque le poids mesuré est nul. Â cet effet, il comporte des moyens, que l'on décrira ci-apig de vérifier la coïncidence entre l'impulsion 2 (c) et un signal rectangulaire 2 (b) établi pendant la durée de l'état 2 du compteur. Si cette coïncidence est réalisée, le zéro de l'appareil est convenablement calé, et l'on peut procéder à la mesure. Si elle n'est pas réalisée, l'opérateur doit procéder à un réglage du zéro. Ce réglage peut s'effectuer, par exemple, en introduisant une légère tension de correction à l'entrée de l'amplificateur. Cette tension aura pour effet de modifier légèrement, la durée de l'intervalle T et on la réglera jusqu'à l'obtention de la coïncidence susvisée. La réalisation de 1'organe de réglage symbolisé par le carré 1 b, est à la portée de l'homme de l'art. On aura ainsi obtenu le calage du zéro de l'appareil à 1/5 d'échelon prés (ce qui est supérieur aux normes habituelles) et, plus précisèmment, au milieu de 11 échelon (ce qui est exigé en matière de pesage). La vérification de la coïncidence est obtenue en décodant les sorties A, B, C, D, de la décade des unités du compteur 2, de façon à ne retenir que l'état 2. Il suffit par exemple, à cet effet, de relier les sorties A et B à une porte ET 5, de relier la sortie B à une porte ET 6, et de relier les sorties des portes 5 et 6 à un circuit NON EU 7. Lors du passage du compteur à l'état 2, on a A = O et B . 1 donc seul la porte 6 est armée, si bien que le circuit 7 sort l'état 1. A la fin de l'état 2, le compteur passe à l'état 3 pour lequel A = B = 1. Les deux portes 5 et 6 sont alors armées ce qui remet la porte 7 au zéro. La colncidence entre les signaux 2 (b) et 2 (c) est vérifiée par une porte NON ET 8 qui commande un voyant de signalisation 9 en cas de non coïncidence. il est évident que le proccessus qui vient d'être décrit sup- pose que l'échelon de l'appareil correspond au comptage d'un certain nombre d'impulsions par le compteur. Ce nombre devra par exemple être égal à 5 ou à un-multiple do 5 si l'on désire obtenir -un calage du zéro à 1/5 d'échelon près. Lorsque l'appareil ne comporte pas d'organe de trucage 4, ou dans l'exemple susvisé lorsque le trucage est fait de telle sorte que l'échelon soit égal à 2, on devra faire comporter au compteur une décade supplémentaire,non reliée aux tubes indicateurs numériques. Un tel dispositif est représenté à la figure 3, où les organes homologues de ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence. On voit que le compteur 2 comporte une décade d'entrée supplé- mentaire U/10. Cela signifie que le compte affiché par les tubes 3 sera le dixième du nombre des impulsions reçues par le compteur. Pour fixer les idées, on se référera ci-après à l'appareil décrit dans la demande de brevet français déposée lue même jour par la Demanderesse pour "Dispossitif de changement de portée ou d'Xchel- le dans un appareil de mesure à indication numérique, et son application au pesage, et l'on considérera le cas où, le compte du compteur étant prédéterminé à 12.000, l'utilisateur désire 3000 échelons. Dans ce cas, on a vu dans ladite demande que la fréquence des impulsions d'horloge devait entre divisée par deux pendant la durée de l'intervalle T (si bien que le compte maximal affiché par les tubes était de 6000) et qu'il fallait en outre afficher un trucage tel que les tubes n'affichent que les nombres pairs 0, 2 etc. Suivant l'invention, ayant ajouté au compteur une décade supplémentaire U/10 non reliée aux tubes ; il faudra donc prédéterminer le compteur à 120.000 pour obtenir le même résultat, celui-ci ne comptera d'ailleurs que 60.000 impulsions pendant la durée T pour la portée maximum. Chaoue échelon correspondra donc à l'envoi de 60000/5000 = 20 impulsions à l'entrée du compteur. Bye calage de zéro devra donc s'effectuer entre la huitième et la onzième impulsion. Autrement dit, il faudra engendrer un signal rectangulaire établi lors du passage à l'état 8 du compteur et remis au zéro lors du passage à l'état 12. Un tel signal sera engendré par décodage de l'état 8 (prélevé sur la décade U/10) et de l'état 12 (prélevé sur les décades U/10 et U) et par commande d'une bascule ou d'une porte au moyen des organes de décodage. La réalisation des circuits appropriés, symbolisés par un rectangle 10, est à la portée de l'homme de l'art. Le fonctionnement de l'appareil est le même que dans le cas de la figure 1. il est évident que le procédé décrit s'applique aussi bien en l'absence complète de dispositif de trucage. Par exemple, le compte du compteur étant prédéterminé à 120000, si l'on désire obtenir 3000 échelons en affichant un nombre de 3000 pour la portée maximale, il faudra afficher une division par 4 de la fréquence dp'horloge. Autrement dit, pendant la durée T, le compteur recevra alors 10 impulsions par échelon, et le calage de zéro se fera alois sur les états 4 et 5 du compteur. Le décodeur 10 devra alors décoder le passage à l'état 4 et le passage à l'état 6, et il suffira alors qu'il soit relié à la décade U/10. Il convient de faire observer que l'artifice qui consiste à ajouter au compteur une décade supplémentaire non reliée aux tubes indicateurs présente l'avantage de supprimer l'erreur portant sur le dernier chiffre affiché, donc de multiplier la précision par 10. Il va de soi que le montage décrit pourra faire l'objet de variantes, pour s'adapter à différentes applications, et en fonction du nombre de décades du compteur, de la présence ou de l'absence d'un dispositif de trucage de l'affichage, du nombre d'impulsions reçues par le compteur pour chaque échelon et de la précision de calage de zéro désirée. On pourrait même engendrer le signal (b) pour un autre échelon que l'échelon zéro, de façon à obtenir un calage sur une va leur numérique prédéterminée autre que le zéro. L'organe de réglage du zéro pourra faire l'objet de variantes, sa seule fonction étant de modifier légérement l'instant d'émission d'un signal par la liaison entre les sorties appropriées du compteur et l'organe qui engendre le signal 2 (b) étant fixe pour une utilisation donnée de l'appareil (c'est à dire pour une portée et un nombre d'échelons donnés), elle sera avantageusement réalisée au moyen d'une carte de connexion du type décrit dans la demande de brevet français déposée lue même jour par la Demanderesse pour " Dispositif de changement de portée ou d'échelle dans un appareil de mesure à indication numérique, et son application au pesage". R E V E N D I C A T I O N S 1 - Appareil de mesure à indication numérique du type comportant un compteur binaire apte à compter des signaux d'horloge pendant un intervalle de temps proportionnel à la grandeur à mesurer des moyens d"émettre une impulsion de fin de comptage, des tubes indicateurs numériques associés à un décodeur binaire décimal, caractérisé par des moyens, coopérant avec le compteur et avec le décodeur, de faire correspondre à chaque échelon d'affichage un certain nombre d'impulsions comptées par le compteur, des moyens de vérifier la coïncidence entre l'état du compteur correspondant à l'une desdites impulsions et l'impulsion de fin de comptage, et un organe de réglage de l'instant de fin de comptage. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit nombre d'impulsions est égal à 5 n n'étant un entier et que lesdits moyens de vérifier la coïncidence comportent un organe de décodage des états du compteur apte à engendrer un niveau 1 pendant la durée des états successifs centrés aux milieu de l'échelon. 3 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens coopérant avec le compteur et le décodeur comportent une décade supplémentaire de comptage, précédant la décade des unités du compteur et non reliée à un tube indicateur. 4 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens coopérant avec le compteur et le décodeur comportent des organes de trucage reliés à la décade des unités du compteur, agencés pour que les tubes n'affichent le compte du compteur que de 5 en 5. 5 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit intervalle de temps est fourni par la deuxième rampe d'un convertisseur analogique-digital à double pente comprenant un amplificateur, ledit organe de réglage étant constitué par des moyens d'introduire une tension de correction à l'entrée de cet amplificateur. 6 - Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un transducteur poids-tension relié à l'entrée de l'amplificateur, ledit organe de réglage servant au calage du zéro au milieu du cinquième échelon.