Brevet FR2246906A1 — publié le 19750502

l'invention concerne un montage pour l'alimentation d'ap- pareils utilisateurs en courant constant ou en tension constante au moyen d'une paire de conducteurs e courant qui sont raccordés chacun c un pôle d'une source de tension continue et contiennent un organe de réglage comportant un circuit régulateur de tension et/ou de courant qui commande les organes de rerlage et auquel est appliquée la tension qui baisse au niveau de l'appareil utilisateur symétriquement par rapport à un potentiel de référence, circuit qui contient un premier amplificateur différentiel dont la première entrée est connectée au potentiel de référence et dont la seconde entrée reçoit la somme des potentiels appliqués à 1' appa-reil utilisateur et qui commande l'organe de réglage monté dans le premier conducteur de courant, ainsi qu'un second ampli- ficateur différentiel dont la première entrée est connectée à une source de tension de référence et dont la seconde entrée reçoit une tension dérivée de la tension qui baisse au niveau de l'appareil utilisateur et qui commande l'organe de réglage monté dans le second conducteur de courant. un semblable dispositif est connu par la publication SIE- @ENS-HALBLEITER-SCHALT-BEISPIELE 1972/73, pp. 197 et 198. De nombreux appareils utilisateurs doivent êire alimentés avec un courant constant, d'autres avec une tension constante. Des indicateurs e mesure, dont la resistance varie en fonction d'une grandeur physique à mesurer, comme par exemple des extensomètres à fil d'acier, sont généralement montés en pont. Selon leur nombre, ces indicateurs de mesure peuvent former un pont complet, un oemi-pont ou un auart de pont. les demi-ponts et les quarts de pont sont colétés tar des résisances constantes au niveau du circuit régulateur pour constituer des ponts de résistances, comme par exemple des ponts de Wheatstone.De semblables onts sont également alimentés à partir d'une source ae courant constant ou d'une source de tension constante : dans ce dernier cas, la chute de tension au niveau du pont est transmise au moyen de conducteurs de détection au circuit régulateur et y est compa- rée avec une source de tension de référence. tes crrcuits a'ali- mentation en tension ou en courant sont fréquemment construits sous forme isolée par rapport à la terre de mesure, afin que des circuits de retour par la terre n'exercent pas une influence nuisi- ble dans des installations qui sont largement ramifiées dans 1' espace. le signal de sortie du ont est mesuré directement ou applique à un amplificateur. ll croît avec la tension d'alimentation ; le plus souvent toutefois, on ne peut pas utiliser une haute tension d'alimentation, car les indicateurs de mesure présenteraient alors un écnauffement inadmissible. iia présente invention a bour but de fournir un montage cour l'alimentation d'appareils utilisateur-s, avec lequel les problêmes difficiles auxquels donnent lieu des potentiels en phase, es circuits de retour par la terre ou des interférences par des tensions parasites, sort supprimés. our obtenir ce résultat, on est parti de l'idée d'alimenter les appareils utilisateurs, en particulier des montages en tont, avec une source de tension ou de courant symétriaue, isolée ae la terre. un amplificateur différentiel monté à la suite peut alors différencier des tensions perturbatrices, qui se manifestent sous la forme de signaux en phase, de la tension de mesure qui se produit sous forme de signal en opposition et les sutprimer. 'après l'invention, ce résultat est obtenu grace au fait que la tension au niveau de l'appareil utilisateur est appliguée de façon connue en soi, au moyen de conducteurs de détection, au circuit régulateur de tension et/ou de coursant, par le fait que dans un conducteur de courant, est montée une résistance de mesure de courant dont la première borne est connectée à l'une des entrées d'un troisième amplificateur différentiel qui commande l'organe de réglage monté dans le seconde conducteur ae courant, et dont la seconde borne est connectée, par l'intermédiaire d'une source de tension de référence, à l'autre entrée du troisième amplificateur différentiel.Dans un tel circuit, la symétrie des lignes d'alimenta- tion et des lignes de mesure est réalisée de manière conséquente, si bien qu'il est possible d'utiliser oies lignes de mesure non blindées et des conducteurs de courant de plusieurs mètres de longueur. j'influence de tensions perturbatrices, et avant tout de tensions thermoélectriques, peut être déterminée facilement en interrompant, à l'établissement d'une mesure donnée, la tension d' alimentation ou le courant d'alimentation pour le montage en pont et en équilibrant le pont au moyen d'un réseau qui est alimenté à partir de la tension appliquée au pont ou à partir d'une tension dérivée de celle-ci. me réseau d'éauilibrage doit en outre rendre possible un équilibrage reproductible. i titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et repré- senté au dessin annexé, plusieurs formes de réalisation de 1' invention. ma fig. 1 est le schéma ae principe d'un exémple de réalisation de l'invention. Les fig. 2 et 3 montrent le branchement d'un demi-pont et d'un quart de pont sur un circuit d'alimentation selon la fig. 1. Sur la fig. 1, on a désigné par Tr un transf@@mateur de réseau au côté secondaire auquel est raccordé un redresseur G1 avec un organe de filtrage. ransformateur et redresseur sont réalisés de telle sorte qu'en dehors des deux pôles sur lesquels la tension continue ae sortie peut être prélevée, ils présentent une borne dont le potentiel se situe au milieu entre les potentiels des deux pôles. A cette borne est connectée entre autres la terre de resure ME.A partir du p81e positif de la source de tension continue, -le courant passe à travers un transistor- longitu- dinal Ts1 qui sert ae premier organe de réglage à travers une résistance de mesure RM, et à travers un conducteur de courant Sa vers un pont de résistances B qui est par exemple construit avec quatre extensomètres à fil d'acier s1, D2, D3 et D4. le courant retourne a la source e tension continue par un second co-nducteur de courant SA2, et un transistor Ts2 qui sert de second organe de réglage.Les tensions-au niveau des amenées de courant du pont B sont transmises, au moyen de conducteurs de détection A1 et FA2, à des amplificateurs IC6 et 107 aui ont une résistance d'entrée élevée. h travers les conducteurs de détection, il ne passe donc que de faibles courants qui ne provoquent pratiquement aucune chute de tension-au niveau des résistances de ligne. Aux amplificateurs IC6 et 107 sont raccordés des amplificateurs differen- tiels IC2 et 104 qui commandent les transistors longitudinaux Ts1 et Ts2. La chute de tension qui se produit au niveau de la résistance de mesure de courant RM est appliquée, apres avoir été réduite d'une tension constante réglable au moyen d'un potentio- metre P4, à l'entrée d'un amplificateur IC3. Lorsque la chute de tension au niveau de la résistance de mesure de courant RM varie, il apparaît une tension différentielle à l'entrée de l'amplificateur 103 qui délivre à travers la diode Di3 un courant partiel en provenance de la source Ki, lequel a pour effet que le courant qui parcourt le conducteur de courant SA2 est modifié, dans le sens d'une réduction de la tension différentielle qui apparaît à l'entrée de l'amplificateur 103, par diminution du courant à la base du transistor Ts1.Gela suppose que la tension de sortie de l'amplificateur IC2 est plus positive que celle de l'amplificateur IC3. Ce n'est que dans ce cas que la diode Di7 est con-' ductrice. Comte on l'a déja mentionné, la tension d'alimenta- tion qui apparait au niveau du pont B est délivrée, par l'intermédiaire de l'amplificateur 1C6, aux amplificateurs différentiels IC2 et IC4. ia tension de sortie de l'amplificateur IC2- doit par hypothèse être plus positive que celle de l'amplificateur IC3, afin que la diode Di2 soit bloquée ; pour cette raison, l'amplificateur 102 est sans effet dans ce cas. 'amplificateur IC6 n'actionne que l'amplificateur IC4, si bien que celui-ci modifie la résistance interne du transistor Ts2 de telle façon que la tension d'alimentation négative du pont B suive la tension positive.Ce type de montage est supérieur à un dispositif avec une source de tension constante positive et une source de tension constante négative, car il ne se pose aucun problème de synchronisme. Une tension de référence, réglable au moyen d'un potentiomètre P2, est appliquée à l'amplificateur iC2. Si la tension de sortie de celui-ci est plus faible aue celle de l'amplification IC3, la diode Di2 est conductrice et elle règle de façon connue la tension au niveau du pont B par activation du transistor Isi. les tensions délivrées par les amplificateurs IC6 et 1C7 servent de valeurs réelles qui sont comparées avec la tension prélevée sur le potentiomètre 12 et délivrée par la prise médiane du dispositif redresseur G1. ans ce cas, le pont B est donc alimenté avec une tension constante. lie passage de -l'ali- mentation en tension constante à l'alimentation en courant constant et vice-versa s'effectue simplement, sans modification du circuit, par réglage des potentiomètres P2 et P4. un est ainsi assuré que la tension d'alimentation appliquée au pont correspondra à la valeur de consigne, ce qui est la base d'un calcul exact des grandeurs physiques à mesurer, lar exemple de l'extension d'extensomètres à fil d'acier, à partir du signal de sortie, et que la tension d'alimentation sera toujours symétrique par rapport au potentiel de référence, et cela même en cas d'-exploitation -en courant constant" Pour l'équilibrage du pontj on utilise les potentiomè tres P1 et S1, un amplificateur IC5 ainsi qu'une résistance R2. La ten-sion réglée au niveau te la prise des potentiomètres P1 et S1 est appliquée, car l'intermédiaire d'une résistance R1 et @3 respectivement, à l'amplificateur IC5 dont la tension de sortie produit un courant à travers la résistance R2 au point de dérivation des résistances D1 et D2 du pont. Etant donné que, dans l'exemple de réalisation, les potentiomètres P1 et S1 sont séparés du pont par les amplificateurs IC6 et IC7, ils ne représentent pratiquement as m shunt tour les résistances du pont, oui pourrait abaisser la sensibilité du dont.Celle-ci est onc indépendante de la position des curseurs des potentiomètres Il et Si. Mêne au cas ou l'appareil qui contient les notentiomètres d'équilibrage P1 et S1 est éloigné du pont dans l'espace, les résistances de ligne n'exercent aucune influence nuisible : les potentiometres d'équilibra@e P1 et S1 sont alimentés par les amplificateurs 106 et IC7 avec la tension qui apparait au niveau du pont b. Il en va Le même lorsque le pont est alimenté en courant constant.Seule, la résistance de ligne sur le conducteur d' équilibrage oui relie la résistance @2 à un centre du pont a un effet nuisible dans la mesure ou elle s'ajoute à la résistance 2 et abaisse l'influence de la tension d'équilisrage. Mais en règle générale, la résistance R2 est beaucoup plus grande que la résistance du pont, par exemple d'un facteur 25 pour une pla- ge d'équilibrage de # 1%, et la résistance du pont est beaucoup plus grande que la résistance de ligne, si bien que l'influence de celle-ci peut être négligée. En modifiant la résistance t2, on peut régler le courant d'équilibrage.Il est opportun que les potentiomètres d'équilibrage soient partagés entre le potentiomètre Fi oui est réglable en continu et avec lequel un équilibrage fin neut être exécuté, et le potentiomètre Si qui peut être reglé par échelons et sert a l'équilibrage grossier. Avec le po tentiometre 21, on peut alors équilibrer finement le pont, par exemple dans les limites d'un échelon du potentiomètre S1. lie choix du oint du circuit où le courant d'éauilibrage est injecté est important. Si le courant d'équilibrage n' est pas injecté par une ligne particulière entre les résistances D1 et D2 du pont, mais par l'une des deux lignes VL1 et Vli2 qui aboutissent à un amplificateur de point, il se produit une erreur d'équilibrage qui est ne-ttement plus grande. La fig. 2 illustre le branchement d'un demi-pont sur le circuit décrit, selon la technique des six conducteurs. Au point de mesure ne se trouvent que deux résistances D5 et D6 du pont qui sont complétées en un montage en pont, dans l'appa- reil d'alimentation en tension ou en courant, par les résistances ai et RB2. lie courant d'équilibrage est avantageusement injecté au point ae jonction entre les résistances D5 et 6, car dans ce cas l'erreur d'équilibrage est plus petite que lorsqu'il est appliqué aux points M1 et iS comme indiaué par des traits discontinus. Comme le montre la fig. , il ne se trouve au point de mesure, dans le cas d'un quart de pont, qu'une seule résistance D7 variable en -onction de la grandeur physique à mesurer. Cette résistance est complétée en un pont, dans l'appareil d'alimentation, par les résistances RB3, RB4 et RB5. L'injection du courant d'équilibrage entre les résistances RB3 et RB4 n'entraîne qu'une faible mise en oeuvre, car il n'y a alors que trois lignes à poser encre l'apareil d'alimentation et le point de mesure. me circuit décrit peut être utilisé pour des mesures, aussi bien selon le principe dit de la déviation que selon le principe de-la compensation. Dans le cas du procédé par compensation, la grandeur et, par suite, la stabilité ae la tension d'alimentation n'exercent aucune influence sur la précision de la-mesure ; par contre, l'erreur de lecture des organes d'équilibrage est importante. île se compose de l'erreur de linéarité du réseau d'équilibrage et des erreurs çui résultent d'une adaptation erronée de la résistance R5 aux résistances du pont. Pour cette adaptation, il y a lieu de prendre en considèration l'écart des valeurs des résistances du pont tar rapport à la valeur de consi gne, la réduction de sensibilité par l'atténuation du demi-pont avec les résistances D1 et D2 par la résistance R5 et la résistance de ligne en série avec la resistance '5. Ces trois grandeurs peuvent être réunies en un coefficient constant de correction par lequel la lecture est multipliée. Il ne reste alors que l'erreur de lecture qui donne lieu a une faible imprécision de mesure. Cette précision de la compensation et l'indépendance à l'égard des résistances de ligne, tant en cas d'alimentation en tension qu'en cas à'alimentation en courant, sont obtenues par le nouveau moce de montage des conducteurs de détection. REVENDICATIONS 1) otage pour l'alimentation d'appareils utilisateurs en courant constant ou en tension constante au moyen d'une paire de conducteurs de courant oui sont raccordés chacun à un pôle d' une source de tension continue et contiennent un organe de réglage, comportant un circuit régulateur de tension etjou de courant oui commande les organes de réglage et auquel est appliquée la tension qui baisse au niveau de l'appareil utilisateur.symétrique- ment par rapport à un potentiel de référence, circuit qui contient un premier amplificateur différentiel dont la première entrée est connectée au potentiel de référence et dont la seconde entrée re çoit la somme des Potentiels appliqués à l'appareil utilisateur et qui commande l'organe de réglage monté dans le premier conducteur de courant, ainsi qu'un second amplificateur différentiel (IC4) dont la première entrée est connectée à un potentiel de référence et dont la seconde entrée reçoit une tension dérivée ae la tension qui baisse au niveau de l'appareil utilisateur et qui commande l' organe de réglage monté dans le second conducteur de courant, caractérisé en ee que la tension au niveau de l'appareil utilisateur est appliquée de façon-connue en soi, au moyen de conducteurs de détection, au circuit régulateur ae tension et/ou de courant, en en ce que, dans un conducteur ae courant, est montée une résistance de mesure de courant (RM) dont la première borne est connectée à l'une des entrées d'un troisième amplificateur différentiel (IC3) qui-cormande l'organe de réglage monté dans le premier conducteur de courant (SA1), et dont la seconde borne est connectée, par l' intermédiaire d'une source de tension de référence, à l'autre entrée du troisième amplifica-teur différentiel (IC3). 2) Montage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sorties du deuxième et du troisième amplificateurs différentiels (IC2, 103) sont connectées à l'entrée de commande de 1' organe de réglage (Tsi) par l'intermédiaire d'un montage (Di2, Di3) qui ne laisse passer chaque fois que la tension de sortie de l'amplificateur (IC2 ou IC3) qui produit le courant le plus foret à travers l'organe de réglage. 3) pontage selon la revendication 1,-caractérisé en ce que les -organes de réGlage (Tsi, (Ts2) sont des transistors complémentaires l'un de l'autre. 4) Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que l'appareil utilisateur est un montage en pont et en ce qu'il est monté entre les conducteurs de détection (FA1, FA2), un diviseur de tension (P1, R1) à partir de la prise duquel un courant d'équilibrage est injecté dans le pont (B) par l'intermédiaire d'une résistance d'évaluation (R2). 5) Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des amplificateurs (IC6, IC7) à résistance d'entrée élevée sont montés dans les conducteurs de détection (81, FA2) à l'entrée du circuit régulateur. 6) Montage selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un amplificateur séparateur (1C5) est monté entre le diviseur de tension (P1, Ri) et le pont (B). 7) Montage selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le diviseur de tension se compose d'un diviseur de tension à échelons (S1) pour l'équilibrage grossier et d'un diviseur de tension à réglage continu pour l'équilibrage fin dans les limites d'un échelon du diviseur de tension pour ltéquilibra- ge grossier.