Brevet FR2128468A1 — publié le 19721020

@@ @ré@@@@@e invention concerne les dispositifs pour engendrer une ou courant de sortie oui est une fonction de la température et plus particuliè- rement un dispositif sensible à la température pour engendrer une représentation analogique linéaire de la température. L@ résistiviré du platine est largement utilisée comme étalon fondementel de la température. Cependant. la résistivité du platine et autres résistances sensi@les à la température augmentent de façon non linéaire en fonction de la température. Euivant l'une des caractéristiques de la présente invention, une représentation analogique linéaire de la tempe rature est obtenue en connectant m pont à résistances a an amplificateur différentiel. Il est prévu une réaction positive et une réaction négative, la réaction négative excédant la réaction positive. La réaction positive linéarise le signal de sortie en fonction de la courbe carac- téristique de la température. La réaction négative empêche la régénération. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation ave le dessin ci-annexé dans le quel La figure unique présente le schéma de principe d'une source de représen- tation analogique de température conque selon les principes de l'invention. La figure unique présente une source de potentiel de courant continu 10, une résistance de précision 11, et un dispositif d'utilisation 12. Ainsi qu'il sera indiqué, la source 10 neut etre une source non régulée si on le désire, La resîstance 11 est une résistance classique dont la valeur est connue avec précision. Le dispositif de la présente invention fournit un courant de sortie à travers la résistance 11 Far l'intermédiaire dtun conducteur 13, ce courant est proportionnel à la température. Le dispositif utilisateur 12 peut être tout dispositif qui nécessite une tension d'entrée,fonction précise de la température. Par exemple, le dispositif 12 peut etre un voltmètre étalonné en température cu un système de traitement nécessitant l'utilisation d'une tension directement proportionnelle à la température. Une diode 14 est connectée par son anode a le borne positive le a source 1O et par sa cathode à un conducteur 15. Ta diode 14 a nour fonction de protéger toutes les structures connectées au conducteur 15 pour le cas où la source 10 serait connectée par inadvertance en inverse. Une caractéristique importante du cir@uit de la présente invention réside dans l'utilisation d'un pont, indiqué en 16; ce pont est relié aux conducteurs d'entrée 17 et 18 par les premièresbornes 19 et 20 des résistances 21 et 22 dont les autres bornes 23 et 24 constituent les bornes d'alimentation du pont. Un bras du pont 16 com@o @e @n potentiomètre 25 et une résistance 26 en parallèle. Le potentiomètre 25 est @onstitué par un enroulement résistif 27 et un contact mobile 28. Le contact 28 constitue une des bornes de mesure du pont nh. La seconde borne de mesure du pont est constitue par le point 29. Les résis- tances 30, 31 et 32 sont @onnectées dans une branche du pont entre le point 23 et l'enroulement de @otentiomètre 27. tes résistances 33 et 3k sont connectées dans une autre branche du pont entre l'en@oulement de potentiomètre 27 et le point 24. Une tr@isième branche d" pont comprend une résistance 35,connectée entre le point 36 et le point 29. La quatrième branche du pont comporte une résistance 38 connectée entre les poirts 29 et 24. L'ensemble du circuit situé à la gauche de la résistance 26 est de type classique et figure un dispositif de régulation de la tension appliquée aux conducteurs 17 et 18 ou du courant qui y circule. Un transister 39 comporte un émetteur 40, une base 41 et un collecteur 42. Une résistance 49 est connectez entre le conducteur 15 et l'émetteur 40. Le col le@teur 42 est connecté à un point 44. Les diodes Zener 45 et 46 sont connectées entre le point 44 et le conducteur 18. Un transistor 47 comporte un émetteur 48, un collecteur 49 et une base 50. La base 50 est connectée à un point 51. Les points 51 et 44, sont reliés par un conducteur 52. Un condensateur 53 est connecté entre le point 50 et le conducteur 18. Une diode Zener 54 est connectée entre le conducteur 15 et un point 55. La base 41 du transistnr 39 et le collecteur 49 du transistor 47 sont connectés au point 55. Une résistance 56 est connectée entre le point 55 et le conducteur 18. Une résistance 56' est connectée entre l'émetteur h8 et le conducteur 18. Un amplificateur opérationnel 57 comporte une entrée positive 58 et une entrée négative 59. L'amplificateur 57 peut être un amplificateur différentiel totalement classique. Une résistance 60 est connectée depuis le conctact de potentiomètre 28 à l'entrée 58 de l'amplificateur. Les résistances 61 et 62 sont connectées en série du point 29 à l'entrée négative 59 de l'amplificateur 57. Une résistance 63 est connectee en parallèle d la résistance 61. Les résistances 64, 65, 66 et 67 sont connectées en série du point 68 au conducteur d'entrée 17. Les résistanees 66 et 67 sont reliées à un point 60. Un potentiomètre 70 et une résistance 71 sont connectes en série entre le peint 69 et l'entrée négative 59 de l'amplificateur 57. Un condensateur 72 est inséré entre le point 73 et l'entrée négative 59. Une résistance 74 est insérée entre le point 75 et le noint 36. Les points 75 et 73 sont reliés l'un à l'autre par un conducteur 76. Les diodes 77 et 78 sont insérées entre la sortie de l'amplificateur 57 et un montage Darlington classique 79 qui constitue un convertisseur tension-courant. Le circuit 79 comprend les transistors 80, 81 et 82. Le transistor 80 comporte un collecteur 83, un émetteur 84 et une base 85. De même le transistor 81 comporte un collecteur 86 un émetteur 87 et une base 88. Le transistor 82 comporte un collecteur 89, un émetteur 90 et une base 91. Ainsi qu'il est montré le conducteur 15 est relié à un point 92. Le collecteur 83 est relié à un point 93. Les points 92 et 93 sont reliés par un conducteur 94. Les collecteurs 86 et 89 sont connectés au point 93. Les bases 88 et 91 sont reliées à l'émetteur 84. L'émetteur 90 est relié au point 68 par une résistance 95. L'émetteur 87 est relié au point 68 par une résistance 96. Les points 68 et 73 sont connectés par un conducteur 97. Une résistance de précision 98,de même type que la résistance 11,est connectée entre le point 73 et le conducteur 18. Une résistance de précision 99,de même type que la résistance 11, est également connecte du conducteur 18 au conducteur 13. Chaque extrémité de la résistance 99 est connectée aux bornes 100 d'une plaque à bornes 101. La résistance 33 est préférablement constituée par un fil de platine. La tension de sortie d'un pont de résistance est généralement non linéaire. De plus, bien que le fil de platine puisse être fabriqué de manière à reproduire de façon certaine une même courbe résistance-température d'une résistance à l'autre,le fil présente une courbe caractéristique résistance-température telle que la résistance ne varie pas linéairement en fonction de la température sur une plage de, par exemple,-170C à 5380C. Ainsi,si on utilise la résistance 33 seule comme résistance sensible à la température pour engendrer à partir,de l'amplificateur 57,une tension de sortie proportionnelle a la température, elle ne réalise pas cet impératif. Selon le dispositif prévu par la présente invention, le problème de non linéarité inhérent à l'utilisation d'une résistance en platine sensible à la tem pérature est résolu par l'utilisation de la résistance 74 connectée au sommet du pont au point 36. La résistance 98 est traversée par une tension qui est directement proportionnelle à la tension de sortie de l'amplificateur 57. Cependant, il ne faut pas s'attendre à ce que la eonnexion de la résistance 74 ait pour résultat d'assurer la linéarité souhaitée du fait qu'un accroissement de la tension au contact mobile 28 est également accompagné par une élévation de la tension en 29. Ceci apparaît donc comme un effet d'annulation. Cependant, il n'en est pas ainsi, selon la présente invention.On remarquera que la tension à la sortie de l'amplificateur 57 est directement proportionnelle à la différence entre les tensions d'entrée appliquées à l'amplificateur par les conducteurs 58 et 59. En fonction de ce qui précède, il convient de remarquer que les résistances 21 et 22 remplissent une double fonction. En premier lieu,elles limitent la puissance requise pour faire fonctionner le pont 16. De plus, la résistance 21 assure une connexion nécessaire pour une utilisation avec la résistance 74. Plus precise- ment, si la résistance 74 était reliée au conducteur 17,rien ne se passerait. Il en est ainsi du fait que la tension sur le conducteur 17 est une tension régulée. Les résistances 64, 65, 66 et 67 remplissent également une double fonction. En premier lieu, elles portent le point 69 au même potentiel que le conducteur d'entrée 59 de l'amplificateur pour une valeur zéro en sortie de l'amplificateur. De plus, les résistances 64, 65, 66 et 71 et le potentiomètre 70 assurent une réaction négative à l'amplificateur. Le condensateur 72 élimine la sensibilité au bruit de l'amplificateur 57. De préférence, les résistanees 21 et 22 ont toutes deux des valeurs impor- tantes par rapport à la résistance totale entre le point 23 et le point 24 à travers les deux branches du pont, de part et d'autre du contact 28. L'une des résistances 31 et 34 peut être une résistance totaiment classique. L'autre des résistances 31 et 34 peut être une résistance sensible à la température afin d'assurer ltéquilibrage en température des éléments électroniques. La résistance sensible à la température, autre que la résistance 33 est placée dans la branche voulue. Il est difficile d'obtenir un potentiomètre dont la résistance soit insensible à la température. Pour cette raison la résistance 26 shunte l'enroulement de potentiomètre 27. Le potentiomètre 25 est utilisé pour équilibrer le pont. Bien que la résistance 33 ait été choisie en platine du fait que ce métal est utilisé par l'Office National des Etalons pour déterminer une température étalon, la résistance 33 peut être faite de n'importe quel matériau. Les résistances 60, 61, 62 et 63 sont utilisées pour équilibrer les entrées à l'amplificateur 57. La résistance 62 est utilisée pour fixer la gamme de température choisie. Les résistances 61 et 63 assurent la correction de la gamme en fonction de la température des éléments électroniques, à l'exclusion de la résistance 33. Les résistances 95 et 96 provoquent l'équilibrage des courants dans les transistors 82 et 81. Pour l'étalo@@age un voltmètre peut être connecté entre les bornes 100 de la plaque à bornes 101. Les résistances 30 et 32 peuvent être,si on le désire, des résistances classiques. Il en est de meme de toutes les autres résistances représentées sur la figure quand elles ne sont pas particulièrement désignées dans la présente description, ainsi que de tous les éléments de circuit. Il convient de noter qu'une élévation de potentiel pour la linéarisation peut etre engendrée sur le conducteur d'entrée 58 de l'amplificateur 57 en connectant l'extrémité de gauche de la résistance 74,soit au point 36 , soit à n'importe quel point du circuit série comprenant les résistances 30, 31 et 32, le potentiomètre 25 et la résistance 60. Par exemple, l'extrémité de gauche de la résistance 714 peut être connectée au contact 28 du potentiomètre où au conducteur d'entre 58 de l'amplificateur lui-même. L'expression "moyenspouvant être man@euvrés pour fournir une tensi@@ de cou rant continu", telle qu'elle est utilisée dans la présente spécification doit être comprise comme comprenant seulement deux conducteurs, deux résistances les régulateurs de tension etXou de courant L'exnression "moyerede connexion" telle qu'elle est utilisée dans la pré sente spécification désigne tous moyens de connexion comprenant, sans sty limi ter, un conducteur, une ou plusieurs résistances connectées en série . Le taux de modification de la valeur d'une résistanee au platine en fonc- tion de la température décroît en fonction de ladite température. D'autre part, le taux de variation des résistances d'autres matériaux tel que celui d'un alliage de fer et de nickel, augmente en fonction de la température. 4insi, si la résistance 33 est faite en un tel alliage, une correctior de linéarité opposée peut être engendrée en déconnectant la résistance 74 du point 36 et er la reconnectant au point 24 @u à tout point du circuit depuis 24 au conducteur d'entrée 59 de l'am plificateur. Dans ce cas, la résistance 22 remplit les mêmes fonctions doubles que celles indiquées précédemment pour la résistance 21. Bien que les principes de la présente invention aient été decrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendre claire ment eue ladite deseription est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour engendrer sous forme électrique une représentation analogique linéaire de la température,earaetérisé en ce qu'il comporte un pont de résistance comprenant une première, une seconde, une troisième et une quatrième bornes Gtextrémité et une première, une seconde, une troisième et une quatrième branches connectées respectivement entre lesdites première et seconde, seconde et troisième, troisième et quatrième, et quatrième et première bornes, chacune desdites branches comportant un circuit série avec au moins une résistance connectée en série, une première branche comportant une résistance sensible à la température dont la valeur augmente de façon non linaire avec la température, un amplificateur différentiel comportant un premier et un second conducteurs d'entrée et un conducteur de sortie, des premiers moyens comprenant un circuit série connectant la seconde borne au premier conducteur d'entrée de l'amplificateur ; des troisièmes moyens connectés depuis le conducteur de sortie de l'amplificateur comprenant un conducteur de réaction pour engendrer une tension directement uroportionnelle à la tension de sortie dudit amplificateur, une résistance de réaction dont une extrémité est connectée en un point de l'un desdits circuits et dont l'autre extrémité est connectée audit conducteur de réaction, ladite résistance de réaction étant d'une structure propre à compenser la non linéarité du signal de sortie dudit amplificateur, cette non linéarité étant engendrée par la non linéarité de la résistance sensible à la température, en fonction de la valeur de température ; un premier et un second conducteurs d'en trée principaux ; des moyens pour appliquer une tension continue entre les con d-leteurs d'entre orincipaux ; des cinquièmes moyens connectant ledit premier conducteur d'entrée principal à la première bnrne;des sixièmes moyens connectant le second conducteur d'entrée principale à la troisième borne et des septièmes au moyens connectés au conducteur de sortie de l'amplificateur et7second conducteur d'entrée le l'amplificateur pour fournir une réaction négative, des connexions reliant le conducteur de réaction au premier conducteur d'entrée de l'amplifiea- teur fournissant une réaction positive et ladite réaction négative excèdant la d-te réaction positive. 2. Dispositif tel que défini a la revendication 1, caractérisé en ce que les quatrièmes moyens sont conçus pour maintenir à un potentiel posititif le premier conducteur d'entrée principal par rapport au second conducteur d'entrée principal,en ce que les einquièmeset sixièmes moyens comprennent chacun une resistance dont la valeur est grande par rapport a la somme de toutes les résistances connectées en série dans les première et seconde branches, la résistance série totale des troisième et quatrième branches tant également grande par rapport a celle des première et seconde branches la résistance des cinquièmesmoyens ayant une valeur égale à celles de la résistance des sixièmesmoyens, la valeur de la résistance de la troisième branche étant égale à celle de la quatrième branche, en ce que les premier et second conducteurs d'entrée de l'amplificateur constituent les conducteurs d'entrée positif et négatif de celui-ci et en ce que au moins une résistance est connectée entre chacune des seconde et quatrième jonc- tions et les bornes d'entrée positive et négative de l'amplificateur. 3. Dispositif tel que défini à la revendication 1, caractérisé en ce que les quatrièmes moyens sont conçus pour maintenir le premier conducteur d'entrée principal à un potentiel positif par rapport au second conducteur d'entrée principal, les premier et second conducteurs d'entrée de l'amplificateur constituant les conducteurs d'entrée posititif et négatif de ce dernier. k. Dispositif tel que défini à la revendication 3, caraetérisé en ce que les quatrièmes et sixièmesmoyens comprennent chacun une résistance ayant une valeur importante par rapport à la somme de toutes les résistances connectées en série dans la première et la seconde branche. 5. Dispositif tel que défini à la revendication 1, caractérisé en ce que les cinquièmes et sixièmesmoyens comprennent chacun une résistance dont la valeur est importante par rapport à la somme de toutes les résistances connectées en série dans lesdites première et seconde branches.